新冠感染者症状不一？单细胞免疫组库研究来答疑！

新冠病毒比起SARS病毒的致病性相对较低，但是对于某些患者（尤其是年长的）而言，如果不及早进行医学干预，发生严重综合征的风险非常高^[1][2]。那么，为什么有人感染后，症状轻微或无任何症状，而又有些人会出现严重的并发症呢？背后的原因是什么？这其实与不同个体被感染后的免疫微环境息息相关。

来自深圳市第三人民医院的科研团队分别对3个重症新冠病人、3个轻症新冠病人的支气管肺泡灌洗液样本进行10x Genomics单细胞免疫组库 5’mRNA表达谱文库、TCR文库的构建，并结合了华大自主研发的MGISEQ-2000平台进行测序^[2]，对数据进行生物信息学分析后，得到了新的成果，预印版文章发表在了medRxiv上。

目前大部分的研究都是基于动物模型，该文章直接取了新冠病人的样本进行研究，数据来源更直观，对后续药物研发、疫苗开发等有重要的指导意义。

部分研究成果

1

免疫细胞图谱分析，深层次揭示人体各种免疫细胞的动态变化

文章通过使用10x单细胞免疫组库技术进行高通量的T细胞文库和5’mRNA表达谱文库构建，并结合华大自主研发的MGISEQ-2000测序平台，对3个新冠病毒重症患者以及3个轻症患者的支气管肺泡灌洗样本合计37,820个细胞进行测序分析，得出了新冠病人肺部免疫微环境免疫细胞的概览图谱。研究发现，与健康人肺部免疫细胞图谱不一样的是，新冠患者肺部的免疫细胞出现大量扩增，且轻症和重症患者肺部免疫细胞图谱存在较大的差异。这些免疫细胞图谱分析，更深层次揭示了抵抗新冠病毒之下，人体各种免疫细胞的动态变化。

图1 新冠患者支气管肺泡灌洗样本以及健康肺部组织样本的单细胞图谱分析

2

轻症患者巨噬细胞的炎性反应及免疫应答机制

通过第一个结论，我们可以看到，无论轻症还是重症患者，都出现了巨噬细胞亚群的急剧增加。为了进一步研究巨噬细胞与新冠病毒之间的关系，文章对两组患者的巨噬细胞亚群进行进一步的细分，发现了重症患者肺部的巨噬细胞亚群出现了失调；同时，文章分别对健康样本、轻症样本、重症样本三者的巨噬细胞细分的亚群进行聚类分析，结果显示三组样本的细胞亚群聚类分别有各自的特征，并且存在明显区别。

在患者和健康样本之间，转录本FCN1、SPP1和FABP4的表达有着明显的差异；并且进一步的分析证实了，与重症患者不一样的是，健康样本和轻症患者中，FCN1出现了明显的高表达（FCN1⁺巨噬细胞是通过体液循环富集到肺部进行协助和增强机体的炎性反应的），这或许解释了为何轻症患者的临床症状相对较轻微/不明显。

图2 重症新冠患者CD68⁺巨噬细胞亚群分析

3

轻重症患者T细胞以及NK细胞免疫机制的差异

在应对病毒感染时，NK细胞（自然杀伤细胞）和T细胞会分泌相应的免疫因子来避免机体受到病毒的感染及伤害。部分文献研究结果显示，在早期感染时，T细胞的免疫应答可以有效帮助清除病毒，避免进一步感染。

进一步分析轻症和重症患者的T细胞和NK细胞亚群信息，研究人员发现轻症患者体内的CD8⁺ T细胞数量出现明显增多；同时对细胞特异的基因进行表达量热图分析，结果显示，轻症患者的CD8⁺ T细胞的活化、迁移、钙离子信号通路等都出现了相应的增加以及对应的上调；然而在重症患者样本中，研究人员发现病毒相关的免疫应答、代谢产物和能量代谢，转录起始因子都出现了相应的上调和增强。

总而言之，对辅助性T细胞进行免疫反应的相关转录因子进行以上系列的分析得出以下结论：重症样本中的CD8⁺ T细胞还在预成熟或处于发育阶段时，轻症样本已经出现了大量的效应性CD8⁺ T细胞。

图3  新冠患者的支气管肺泡灌洗样本T淋巴细胞及自然杀伤性细胞系列信息分析

高通量单细胞免疫组库测序技术在这次的研究中高效、快速的对新冠患者的37,820个细胞进行并行的单细胞分选、文库的构建，进而实现单个免疫细胞水平的基因及功能研究；并同时获得了病毒感染后，机体特异的免疫细胞图谱、宿主细胞后的免疫组库信息，更好地帮助研究人员实现系统全面的分析、了解病毒感染宿主后，宿主体内发生免疫应答的遗传机制，从而更好地帮助人们实现精准医疗，加强传染病的防控。

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参考文献：

[1]. Guan W, Ni Z, Hu Y, et al. Clinical characteristics of 2019 novel coronavirus infection in China[J]. MedRxiv, 2020.

[2]. Liao M, Liu Y, Yuan J, et al. The landscape of lung bronchoalveolar immune cells in COVID-19 revealed by single-cell RNA sequencing[J]. medRxiv, 2020.

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