PNAS | 单细胞转录组测序揭示了人类TCRVδ1和TCRVδ2γδT淋巴细胞共有的和独特的细胞毒性特征

推荐：江舜尧

编译：多儿

编辑：马莉

法国图卢兹癌症研究中心学者Jean-Jacques Fourniéa等人于2019年5月22日在《PNAS》上发表题目为《Single-cell RNA sequencing unveils the shared and the distinct cytotoxic hallmarks of human TCRVδ1 and TCRVδ2 γδ T lymphocytes》的文章。该文章通过对大数据集高分辨率聚类和基因特征的结合，解决了单细胞转录组测序从复杂细胞混合物的大数据集中特异性识别人γδ T淋巴细胞的难题，为进一步对生理和疾病条件下复杂组织的单细胞转录组研究中人类γδT淋巴细胞的鉴定、分型和深入表征奠定了基础。

文章摘要

γδ T淋巴细胞在人类外周血单核细胞中占了1%左右，在大多数脊椎动物的组织中占比更多。尽管他们有重要的抗癌功能,最新的单细胞RNA序列(scRNA-seq)研究不确定γδT淋巴细胞,因为他们的转录组在单细胞水平是未知的。研究者表明大的单细胞转录组测序的数据集的高分辨率聚类和基因特征的结合使从复杂细胞混合物的大数据集中特异性检测人γδ T淋巴细胞和识别它们的T细胞抗原受体TCRVδ1和TCRVδ2成为可能。在血液和肿瘤样本的t分布随机邻域嵌入图中，少数γδT淋巴细胞集中嵌入细胞毒性CD8T和NK细胞之间。它们的TCRVδ1和TCRVδ2亚群由于共享和独特的细胞毒性成熟基因的表达，分别形成相邻的NK和CD8 T细胞的紧密而不同的亚群。TCRVδ1和TCRVδ2 γδT淋巴细胞的假时间成熟轨迹相似，在两个亚群中都发现了一个具有保留增殖能力的末端分化效应记忆细胞的无人看管池，这一发现通过体外增殖试验证实。总的来说，来自不同CMV+和CMV-供体的数千个个体γδT淋巴细胞的单细胞转录组反映了供体免疫史驱动的细胞毒性成熟阶段。这一具有里程碑意义的研究为进一步对生理和疾病条件下复杂组织的单细胞转录组研究中人类γδT淋巴细胞的鉴定、分型和深入表征奠定了基础。

文中主要图片说明

图1 | 来源于外周血单核细胞单细胞转录组测序γδ T淋巴细胞的可视化需要大数据集高分辨率和深度聚类的t-SNE图。A,低分辨率下（0.6）的无监督层次化聚类和对应颜色的t-SNE图将12k外周血单核细胞分成了8个簇，但是没有γδ T淋巴细胞这一簇。 B,同一t-SNE图上，特定生物标志物基因（紫色）的表达水平。 C，使用同样的数据集在高分辨率下的无监督层次化聚类和对应颜色的t-SNE图将12k外周血单核细胞分成了17个簇（1.2），没有细分之前的NK细胞簇，而是产生了6个单核细胞和树突状细胞簇、2个B细胞簇和8个T细胞簇，其中有一个簇包含细胞毒性CD8 T和γδ T细胞。 D,方框区域（右上角）内特定基因（紫色）表达水平的放大。

图2 | 识别γδ T淋巴细胞的基因特征。A,在12000个外周血单核细胞(PBMC)的数据集中862（7%）的PBMC表达CD3E,TRDC基因，包括375个细胞。 B,同样的数据集中，有515（4%）的PBMC通过γδ得分值（>0.35）检测到。C，整合了12000个PBMC和1333个纯化的γδ T淋巴细胞的数据集中，有1683个细胞识别为γδ T淋巴细胞。 D,13k数据集中，γδ T淋巴细胞检测的ROC曲线，用的是A图中的基因、B图中的结合特征。

图3 | t-SNE图中在其他PBMC和肿瘤样本中识别γδ T淋巴细胞。A,B 两组健康的捐献者的PBMC中γδ T淋巴细胞（橙-红色点）的可视化。C，慢性淋巴细胞白血病的血细胞。D,滤泡淋巴瘤患者的肿瘤活组织检查。E,F 非小细胞肺癌和肺腺癌患者的肿瘤活组织检查。

图4 | CMV+ 捐献者#1体内TCRVδ1和TCRVδ2 γδ T淋巴细胞的不同基因表达模式。A,t-SNE中显示了与图1同样细胞毒性的区域，紫色颜色表示了NKG7基因在NK细胞，CD8 T淋巴细胞TCRVδ1和TCRVδ2 γδ T淋巴细胞中的表达水平。B，与A相同，其他特定基因的表达。C，TCRVδ1和TCRVδ2 γδ T淋巴细胞中差异表达的基因。D，整合的PBMC和纯化的γδ T淋巴细胞数据集里，单个细胞特定特征的功能富集。

图5 | γδ T淋巴细胞成熟轨迹的重建。A, γδ T淋巴细胞经过多维度标化和降维后的三维t-SNE图。B，CMV+ 捐献者#1体内TCRVδ1和TCRVδ2 γδ T淋巴细胞经过细胞成熟轨迹的重建后特征基因表达的散点图，实线表示平均表达水平。C，TCRVδ1和TCRVδ2 γδ T淋巴细胞按时间排序的Z-score转换的几个共表达基因的表达谱。