Nature 正刊丨组织驻留记忆CD8 T细胞多样性具有时空印记

01摘要

组织驻留记忆CD8 T（TRM）细胞在屏障部位提供感染保护。在小肠中，TRM细胞至少存在于两个不同的亚群中：一个具有较高的效应分子表达，另一个具有较大的记忆潜力1。然而，这种多样性的起源仍然未知。在这里，我们提出不同的组织生态位驱动TRM细胞的表型异质性。为了验证这一点，我们利用人类样本的空间转录组学、急性全身性病毒感染的小鼠模型和一种新建立的混合光学编码基因扰动策略，以单转录分辨率分析病原体特异性TRM细胞分化的位置、相互作用和转录组。我们开发了计算方法来捕捉小肠三个解剖轴上的细胞位置，并可视化细胞类型和基因表达的时空分布。我们的研究表明，肠道结构的区域化信号传导支持两种不同的TRM细胞状态：分别位于上绒毛和下绒毛的分化TRM细胞和祖细胞样TRM细胞。这种多样性是由不同的配体-受体活性、细胞因子梯度和专门的细胞接触介导的。通过抗原特异性CD8 T细胞阻断TGFβ或CXCL9和CXCL10的感应，揭示了一种与解剖学描述的早期命运规范一致的模型。最终，我们研究组织免疫网络的框架表明，T细胞的位置和功能状态从根本上是相互交织的。

02图表简介

为了定量和系统地捕捉SI中抗原特异性CD8 T细胞在淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（LCMV）感染反应中的空间分布，我们使用了T细胞受体转基因CD8 T细胞（P14 CD8 T细胞），其特异性识别H2 Db呈递的LCMV糖蛋白33-41肽。将P14 CD8 T细胞从CD45.1先天背景的小鼠过继转移到CD45.2野生型小鼠和LCMV感染后，在不同时间点收集SI，以分析转移细胞的数量和组织内位置（扩展数据图1a）。为了获得组织中细胞位置的无偏评估，我们基于单个P14 CD8 T细胞（通过CD45.1和CD8α的组织学染色检测）与最近上皮细胞的接近程度或与肌层底部的距离，实施了双坐标轴系统（图1a和扩展数据图1a）。这种方法创建了绒毛中P14 CD8 T细胞总体分布的二维密度表示，绒毛是SI的重复功能结构，我们称之为免疫分配图（IMAP）（图1a）。LCMV感染过程中产生的IMAP捕获了SI中P14 CD8 T细胞的分布动态，揭示了效应器时间点肌层的浸润，随后迅速清除，随后沿隐窝-绒毛轴形成两个空间分离的群体（图1b）。这些数据表明，P14 CD8 T细胞在感染后动态地占据SI的不同区域。

a-c，空间位置和关节MDE嵌入，由其隐窝-绒毛轴位置（a）、纵轴位置（b）和上皮轴位置（c）着色。显示了每个时间点的两个生物复制中的一个。d、 每个时间点样本中P14 CD8 T细胞的IMAP（每个时间点两个重复中的一个），用彩色门将顶部、隐窝和肌层分开（左），每个门中P14 CD8+T细胞的数量跨越时间点（每个时间点将有两个生物重复）（右）。数据为平均值±标准误差，组合时间过程样本（n=8，合并四个时间点，每个时间点有两个生物重复），以创建每个轴与至少5%的P14细胞中表达的每个基因之间的Spearman秩相关系数（ρ）的群体图，并注释选定的相关基因。当ρ>0.05时，基因被认为呈正相关（红色），当ρ<-0.05时呈负相关（蓝色），否则不相关（灰色）。f、 每个时间点P14 CD8 T细胞沿隐窝-绒毛轴的卷积基因表达（n=2个合并的生物复制）。g、 90 d.p.i.时P14 CD8 T细胞的IMAP表示，由选定基因的表达计数加权的核密度估计值着色（显示了两个生物复制中的一个）。h、 90 d.p.i.时P14 CD8 T细胞IMAP门控区中每个基因的表达（n=2个重复，R1和R2）。i、 每个时间点P14 CD8 T细胞沿上皮轴的卷积基因表达（n=2个合并的生物重复）。j、 90 d.p.i.时P14 CD8 T细胞的IMAP表示（显示了两个生物重复中的一个），由核密度估计值着色，核密度估计数由祖细胞样TRM细胞（簇3（参考文献12））和分化的TRM细胞的UCell特征富集（终末状态，簇29）加权，12在IMAP门控区域具有特征评分（n=2）。IE，上皮内；LP，固有层；最大值，最大值；最小，最小。

a、 b，8时绒毛中单个细胞分辨率下细胞亚型之间连接体的表示 d.p.i.（a）和聚合网络格式，其中节点之间的边表示归一化的Squidpy交互得分，该得分高于0.1阈值（连接的10%）（b）。节点（x，y）位置是通过在8 d.p.i时对两个重复的Squidpy交互矩阵运行Kamada–Kawai布局算法来确定的。位置使用igraph可视化。对于每个时间点，节点之间的相互作用得分在两个生物复制中取平均值。c、 细胞亚型和P14细胞区域分组（顶部、隐窝和肌层）之间的鱿鱼相互作用评分，如图2d所示。热图位置的颜色反映了接触的强度。对八个样本的交互得分进行平均，并对值进行行归一化。d、 细胞因子沿隐窝-绒毛轴的卷积基因表达，用scVelo在所有细胞的所有时间过程样本中进行排序和显示（n=8）。e，按时间点分离的TGFβ亚型的基因表达趋势（n=2个生物重复），代表性TGFβ亚基的表达在SI绒毛上的位置上进行空间描绘（8 d.p.i.）。使用广义加性模型将曲线拟合为每个配体沿隐窝-绒毛轴的表达计数，然后进行z分数缩放以比较趋势。f、 热图显示了对每个P14细胞区域分组的传入信号贡献最大的途径。使用空间CellChat对来自四个时间点的n=2个样本计算每个通路的相对强度。g、 肠TRM细胞的时空分化模型。ISC，肠干细胞；cDC1，常规1型树突状细胞；补，补。

03 参考文献
Liu Y , Qin Z , Yang X ,et al.High-Voltage Manganese Oxide Cathode with Two-Electron Transfer Enabled by a Phosphate Proton Reservoir for Aqueous Zinc Batteries[J]. 2022.

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