引言：细胞因子是免疫系统中介导细胞间通信的小型蛋白质，在免疫调节和疾病中起着至关重要的作用。尽管细胞因子及其治疗潜力已被广泛研究，但对不同免疫细胞类型如何响应各种细胞因子的全面理解仍然不足。Broad研究所Nir Hacohen等旨在填补这一空白，创建一部“免疫字典”，提供基于单细胞分辨率的17种以上免疫细胞类型对86种细胞因子的反应的参考。这项研究提供了细胞类型特异性反应和细胞因子驱动的极化状态的深入见解，这对理解免疫调控和开发细胞因子相关疗法具有重要意义。
主要发现：
1. 免疫字典的创建： 研究利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析了经过86种不同细胞因子处理的鼠淋巴结中的免疫细胞。共分析了386,703个细胞，探讨了超过1,400种细胞因子-细胞类型组合，生成了单细胞水平的免疫反应详尽地图。分析表明，每种细胞因子在不同免疫细胞类型中诱导了高度特异性的基因表达变化，突出了细胞因子反应的细胞类型特异性。
2. 细胞类型特异性反应： 不同的免疫细胞（如T细胞、B细胞、巨噬细胞和自然杀伤（NK）细胞）对相同细胞因子的转录组反应各不相同。例如，促炎性细胞因子IL-1β在几乎每种免疫细胞类型中诱导了独特的基因表达程序，而IFNβ则在多种细胞类型中触发了广泛的抗病毒反应。这些发现强调了细胞因子信号传导的复杂性及其对多种免疫细胞的多样化影响。
3. 细胞因子驱动的细胞极化： 细胞因子是驱动免疫细胞极化的重要因素，影响其功能和行为。本研究鉴定了66种不同的细胞因子诱导的极化状态，其中包括以前未知的状态，如IL-18诱导的多功能NK细胞状态。这些极化状态有助于解释细胞因子的多效性效应，并为深入理解免疫细胞对细胞因子的反应提供了新的视角。
4. 细胞因子产生和细胞间通信： 研究人员绘制了不同免疫细胞中细胞因子产生的图谱，并发现了复杂的免疫系统细胞间通信网络。例如，发现纤维母细胞样网状细胞（FRCs）能产生广泛的细胞因子，影响几乎所有免疫细胞类型，表明它们在协调免疫反应中的核心作用。这些细胞间通信网络为理解细胞因子在体内如何调节免疫反应提供了新见解。
5. 伴随软件——免疫反应富集分析（IREA）： 基于免疫字典的数据，研究人员开发了一种称为“免疫反应富集分析”（IREA）的工具。该工具有助于从基因表达数据中评估细胞因子活性和免疫细胞极化，成为研究细胞因子驱动的免疫过程的重要资源。
结论：
本研究提供了对广泛细胞因子的免疫反应的单细胞分辨率综合图谱。免疫字典的创建提供了关于细胞因子如何塑造免疫细胞功能的新见解，突出了细胞因子信号的特异性和多样性。研究结果扩展了我们对免疫细胞极化的理解，并揭示了复杂的免疫系统细胞间通信网络。这项工作为未来细胞因子生物学研究和免疫治疗的应用奠定了基础。
影响：
免疫字典对免疫学和治疗开发具有深远影响。通过提供详细的细胞因子反应图谱，它可以指导细胞因子相关疗法的设计，适用于癌症、自身免疫疾病和传染病。此外，IREA工具可以用于分析各种疾病背景下的免疫反应，增强我们诊断和治疗免疫相关疾病的能力。未来的研究可以将该字典扩展至人类免疫细胞和其他细胞因子，进一步提高其在临床研究和治疗中的应用潜力。
参考文献
Ang Cui et al. Dictionary of immune responses to cytokines at single cell resolution. Nature. 2024
