网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

一针鼻喷疫苗防住多种病原体!Science:给细胞核贴上「空间身份证」,揭开免疫多维图谱

0
分享至

01

从「单细胞」到「空间时代」

技术演进的下一个十年

过去十年,单细胞测序技术彻底改变了生命科学的研究范式。我们第一次能够以高通量的方式解析组织中「有哪些细胞」、「它们在表达什么基因」。然而,一个根本性的问题始终悬而未决:这些细胞在组织中的「坐标」是什么?它们和谁做邻居?它们在原位如何通讯?

组织不是悬浮液。肿瘤微环境中,一个 CD8⁺ T 细胞是否真正接触肿瘤细胞,决定了它能否发挥杀伤功能;疫苗诱导的免疫记忆细胞是否定位在气道周围,决定了它能否在病原入侵的第一时间响应。没有空间位置信息,单细胞数据就像一份没有地址的通讯录——你知道谁在,却不知道他们在哪、和谁在一起。

这正是空间组学技术迅速崛起的根本驱动力。2022 年,Nature 将「空间多组学」评为年度技术。然而,如何在单细胞分辨率下,同时获取基因表达、表观调控、免疫克隆型等多维信息,始终是领域内最具挑战性的技术难题。

2026 年 2 月,斯坦福大学 Bali Pulendran 团队在 Science 上发表的一项研究《Mucosal vaccination in mice provides protection fromdiverse respiratory threats》,给出了一个漂亮的解法。团队开发了一种鼻喷广谱疫苗,在小鼠模型中实现同时抵御新冠病毒、流感病毒、金黄色葡萄球菌,甚至过敏原的侵害——而它的保护机制,完全颠覆了传统疫苗依赖「特异性抗体」的逻辑[1]。


02

从「一病一苗」到「整合器官免疫」

传统疫苗的困境:面对流感病毒的抗原漂移、新冠病毒的不断变异,抗体导向的疫苗往往刚上市就面临「免疫逃逸」的尴尬。Pulendran 团队另辟蹊径,转向激活先天免疫——这套免疫系统是亿万年进化留下的「第一道防线」,不挑剔病原体,反应速度以小时计。

解决策略:研究团队设计了一种名为 GLA-3M-052-LS+OVA 的鼻内喷雾疫苗。其核心机制在于「双重激活」策略。两个免疫激动剂GLA(TLR4 激动剂)和 3M-052-LS (TLR7/8 激动剂),搭配一个通用模型抗原卵清蛋白(OVA)。其保护作用不是依赖于针对特定病原体的抗体,而是主要通过肺泡巨噬细胞(AM)

工作原理:疫苗中的 TLR 激动剂,能直接刺激肺部先天免疫细胞;而 OVA 抗原将 T 细胞招募到肺部,这些抗原特异性 CD4⁺ 和 CD8⁺ 记忆 T 细胞持续向先天免疫细胞发送信号,让本应仅活化几天的先天免疫维持数月激活状态。

关键免疫机制 1:T 细胞-RANKL 通路介导保护效应

研究发现,清除 CD4⁺ 和 CD8⁺T 细胞可完全消除疫苗的保护作用。进一步机制解析显示,T 细胞分泌的 RANKL 是疫苗诱导保护所必需的关键分子——持续阻断 RANKL 会完全消除疫苗对 SARS-CoV-2 和金黄色葡萄球菌感染的保护效果;而抑制 CD40L、IFN-γ 或 TNF-α 信号通路则不影响保护。

关键免疫机制 2:肺泡巨噬细胞(AM)是核心效应细胞

通过 scRNA-seq 对 119,876 个肺细胞分析发现,疫苗接种后 21 天,肺泡巨噬细胞中抗原呈递通路持续富集,相关基因(H2-D1、H2-K1、H2-Aa 等)表达水平至少维持 3 个月。scATAC-seq 进一步揭示,与抗原呈递基因 H2-Aa、干扰素刺激基因 Ccl5 等相关的染色质位点,在疫苗接种后至少 3 个月内在 AM 中保持可及性。

关键免疫机制 3:诱导三级淋巴结构(TLS)形成

感染后 3 天,疫苗组的肺组织出现类似淋巴结的 T/B 细胞分区,即三级淋巴结构。未接种疫苗的对照组在感染后第 3 天未显示这些 TLS 特征。

03

空间组学

揭开疫苗诱导免疫图谱的关键钥匙

在这项研究中,一个核心问题始终贯穿始终:疫苗如何在三维肺组织中构建持久、广谱的免疫防御?

传统单细胞测序能解析细胞类型和分子特征,却无法确认细胞在组织中的空间位置信息。而研究团队发现,疫苗诱导的保护效应与细胞的空间排布密切相关——T 细胞是否定位在气道周围、肺泡巨噬细胞是否与上皮细胞形成通讯网络、三级淋巴结构是否出现在关键哨位,这些问题的答案都依赖于空间维度的信息。

这正是具有单细胞分辨率的空间转录组学技术——Trekker大显身手的舞台。点此或文末获取更多 Trekker 信息及技术支持

研究团队对 53,645 个空间解析的细胞核使用 Trekker 试剂盒进行了单细胞空间转录组分析,通过 UMAP 揭示了多样的细胞群,包括肺泡上皮细胞、AM、间质巨噬细胞(IM)、DC、T 细胞和 B 淋巴细胞。Trekker 技术的加入,让研究在空间原位完成了对肺组织免疫生态系统的多维度解析:

数据解析 1:空间聚类与细胞图谱

通过 Trekker 获得的空间聚类图(对应文献 Fig. 3C)清晰展示了疫苗接种组、未接种组以及 T 细胞耗竭组在组织结构和细胞组成上的显著差异。接种疫苗的小鼠肺中表现出显著的空间重构(对应文献 Fig. 3D)。

数据解析 2:细胞间通讯网络可视化

整合空间定位和配体-受体表达值分析显示,疫苗接种后肺部的细胞间相互作用整体增强(对应文献 Fig. 3F)。T 细胞-B 细胞和 T 细胞-先天免疫细胞间的通讯增强,以及 AM 与肺泡上皮细胞(ATI 和 ATII)之间的信号传导加强,而在 T 细胞耗竭小鼠中这些信号均被削弱。


文献 Fig.3

数据解析 3:三级淋巴结构的空间定位

多重空间蛋白成像显示,TLS 富集区主要定位于气道周围(对应文献 Fig. 5D-E),提示疫苗接种使肺组织在感染时能够快速且有结构地参与免疫应答。免疫组化进一步显示 TLS 与 SARS-CoV-2 N 蛋白共定位。


文献 Fig.5

04

Trekker 技术流程

一张芯片、两步操作、三套数据

Trekker 技术的突破性在于将空间定位与单细胞多组学完美整合,其工作流程分为三个核心步骤:

第一步:贴标签——每个细胞核拿到自己的「坐标身份证」

Trekker 的核心耗材是一张特制的芯片(tile),上面铺满了数百万个位置唯一的 DNA 条形码每个条形码对应芯片上的一个精确坐标(比如第 3 行第 5 列)。

操作很简单:将新鲜冷冻组织切片(厚度 10~25 μm)贴在芯片上,然后紫外光照射。光触发后,每个细胞核会「抓取」到它所在位置的那个条形码——相当于每个细胞核都被打上了它自己的空间坐标标签。

第二步:建库——直接上常规单细胞平台

贴好标签的细胞核从芯片上收集下来,这时候它们已经带着「空间坐标」了。接下来,直接用标准的单细胞测序建库流程进行后续操作——逆转录、cDNA 扩增、文库构建,和做普通单细胞测序一模一样。

唯一的区别是:每个细胞核的 cDNA 上,已经同时携带了基因表达信息空间坐标条形码,这从根本上确保了数据的单细胞分辨率。

第三步:解码——测序后「按图索骥」

测序完成后,通过生物信息学分析,根据每个 read 上的空间条形码,就能反推出它原本来自组织切片上的哪个位置。于是,研究者得到的是一个带坐标的基因表达矩阵——知道每个细胞核在组织中的 XY 坐标,也知道它的全转录组表达谱。


正如研究团队在论文中展示的,通过 Trekker 获得的整合数据集,他们不仅验证了肺泡巨噬细胞的表观遗传重塑,还定量解析了 T 细胞-AM 互作的空间强度,更直观展示了三级淋巴结构的形成位置。所有这些发现都基于同一份样本、同一套空间坐标系统。

05

从「看细胞」到「看生态」

Trekker 如何最大化样本价值

以下是一个在肿瘤免疫中的典型案例:

案例:snRNA-Seq+ snV(D)J,追踪 B 细胞克隆的「空间足迹」

免疫细胞克隆的扩增与分布,是理解肿瘤免疫应答的核心问题。研究团队对 25 μm 厚的人原发性乳腺癌组织切片,完成对其中 10,671 个细胞核的空间定位与细胞注释。并分别将其映射至 UMAP 图谱(图 A)和空间图谱(图 B)。



关键突破:

数据显示,该技术的检测效率优异(图 C):BCR 平均每个细胞核有效读数达 372.4,TCR 达 332.5;39.6% 的 B 细胞能检测到重链 CDR3,52.4% 的 B 细胞能检测到轻链 CDR3,T 细胞中也有 7.6% 和 14.2% 分别检测到重链、轻链 CDR3。

清晰绘制出了不同 B 细胞克隆的空间分布图谱(图 E)。Top8 的 BCR 重链 CDR3 克隆在乳腺癌组织中呈现出显著的空间特异性 ,部分克隆集中分布在肿瘤边缘区域,部分则在肿瘤内部形成聚集区(图 F)。而相邻组织切片的 H & E 染色(图 D)进一步验证了这些克隆分布与病理结构的关联性。

这一结果首次直观揭示了乳腺癌微环境中 B 细胞克隆的空间扩散规律:免疫克隆的扩增并非随机分布,而是与肿瘤组织的病理分区、细胞邻域密切相关,为理解肿瘤相关性 B 细胞的功能分工(如抗体分泌、抗原呈递)提供了关键的空间线索。

Science 这项研究标志着呼吸道疫苗开发进入「整合器官免疫」新时代,而Trekker 技术在其中扮演了「地图绘制者」的关键角色。如果您正在探索肿瘤免疫、疫苗机制或发育生物学等中的空间转录组学问题,希望从有限珍贵样本中获得更全局、更深刻的洞察,Trekker 单细胞空间组学解决方案或许能成为您下一个突破性发现的加速器。

点击图片或扫码

获取更多 Trekker 产品信息及技术支持!

内容策划:王丹琦

内容审核:朱卿

题图来源:图虫创意

参考文献

[1]. Zhang H, Floyd K, Fang Z, et al. Mucosal vaccination in mice provides protection from diverse respiratory threats[J]. Science, 2026: eaea1260.

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
高考阅卷老师说真话:550分、600分、650分,分别意味着什么

高考阅卷老师说真话:550分、600分、650分,分别意味着什么

户外阿毽
2026-09-01 10:31:07
还没擦掉嘴角伊朗儿童的血,他们又来吃中国的“人血馒头”

还没擦掉嘴角伊朗儿童的血,他们又来吃中国的“人血馒头”

环球时报国际
2026-09-02 08:08:50
为什么有钱后一定要低调?网友:我爸8000万身家,几年负债1000万

为什么有钱后一定要低调?网友:我爸8000万身家,几年负债1000万

夜深爱杂谈
2026-08-30 20:56:54
我老公对我真的是生理性喜欢,我俩今年四十五,他每天晚上都要抱着我睡,不是那种敷衍的搭把手,是真抱

我老公对我真的是生理性喜欢,我俩今年四十五,他每天晚上都要抱着我睡,不是那种敷衍的搭把手,是真抱

徐侠客有话说
2026-08-13 11:03:24
西媒:劳尔-阿森西奥因醉驾被判刑,罚款+吊销驾照8个月

西媒:劳尔-阿森西奥因醉驾被判刑,罚款+吊销驾照8个月

懂球帝
2026-09-02 17:14:25
老人如厕摔倒身故,家属未做尸检次日火化遗体,保险公司以“死因不明”为由拒赔!

老人如厕摔倒身故,家属未做尸检次日火化遗体,保险公司以“死因不明”为由拒赔!

环球网资讯
2026-09-02 11:35:56
莱万:皇马有新援和穆帅加入后感觉更强了,但我始终支持巴萨

莱万:皇马有新援和穆帅加入后感觉更强了,但我始终支持巴萨

懂球帝
2026-09-02 18:28:09
硬仗拉满!严子怡总决赛遇死亡阵容,夺冠真的不稳了

硬仗拉满!严子怡总决赛遇死亡阵容,夺冠真的不稳了

涵有话说
2026-09-02 10:01:34
越南政府的决议实际上就是要扼杀广西平陆运河出海口

越南政府的决议实际上就是要扼杀广西平陆运河出海口

安安说
2026-08-31 11:15:16
美国银行32岁副总裁遇刺身亡,刚结束产假恢复工作,凶手哥哥:妹妹有3个女儿,是心理学硕士,患有产后抑郁和双相情感障碍

美国银行32岁副总裁遇刺身亡,刚结束产假恢复工作,凶手哥哥:妹妹有3个女儿,是心理学硕士,患有产后抑郁和双相情感障碍

大风新闻
2026-09-02 17:10:04
中国女孩在韩国遇害案真相大白了!这个案子,差点就被凶手洗白了

中国女孩在韩国遇害案真相大白了!这个案子,差点就被凶手洗白了

放开他让wo来
2026-08-31 22:37:06
主动投案,四川省绵阳市人大常委会原副主任周琳接受审查调查

主动投案,四川省绵阳市人大常委会原副主任周琳接受审查调查

新京报
2026-09-02 19:31:14
突发!山西保德县发生重大刑案,50多岁光头男行凶在逃,受害女子尚未脱险

突发!山西保德县发生重大刑案,50多岁光头男行凶在逃,受害女子尚未脱险

子非鱼人
2026-09-02 13:27:59
Here we go!罗马诺:罗马尼奥利将转会萨德,双方将签约4年

Here we go!罗马诺:罗马尼奥利将转会萨德,双方将签约4年

懂球帝
2026-09-02 18:38:07
全军覆没!航天科技集团2026校园招聘,无一所“双非院校”

全军覆没!航天科技集团2026校园招聘,无一所“双非院校”

史海流年号
2026-08-30 10:29:38
李讷为儿子婚事发愁,刘源出面当媒人,女方的爷爷是老革命家

李讷为儿子婚事发愁,刘源出面当媒人,女方的爷爷是老革命家

鉴史录
2024-09-06 08:41:29
支持率仅剩4.3%!自知提前出局后,郑丽文拟为两岸关系上一道锁

支持率仅剩4.3%!自知提前出局后,郑丽文拟为两岸关系上一道锁

影孖看世界
2026-09-02 14:38:50
126比74狂胜52分!男篮世预赛又一惨案:中国队该庆幸避开他们了

126比74狂胜52分!男篮世预赛又一惨案:中国队该庆幸避开他们了

梦忆之浅
2026-09-02 12:33:54
大陆特使一看,台当局也被邀请,撂下一句后果自负,扭头离开会场

大陆特使一看,台当局也被邀请,撂下一句后果自负,扭头离开会场

林子说事
2026-09-02 02:08:16
全能天才!阿森纳压哨截胡曼联!完美复刻厄德高 + 斯凯利

全能天才!阿森纳压哨截胡曼联!完美复刻厄德高 + 斯凯利

澜归序
2026-09-02 08:17:16
2026-09-02 21:19:00
生物学霸 incentive-icons
生物学霸
科研资讯平台
11286文章数 31312关注度
往期回顾 全部

科技要闻

凌晨最强模型上新,Claude Fable 5.1发布

头条要闻

被星宇股份裁掉的107名应届生 损失远远不止一份工作

头条要闻

被星宇股份裁掉的107名应届生 损失远远不止一份工作

体育要闻

一次有奖问答,让他成为欧冠主帅

娱乐要闻

香港武打影星陈观泰离世,终年80岁

财经要闻

北京首钢园数采中心停运,“百万小时”产能目标的账还算得过来吗?

汽车要闻

10万级的满配B级车 试驾2027款比亚迪海豹06

态度原创

数码
旅游
游戏
时尚
军事航空

数码要闻

宏碁推出SFF RTX Spark迷你主机,最高128GB内存

旅游要闻

北京师范大学“九寨青禾”暑期实践队走进九寨沟景区和大录乡开展调研

《FF7》蒂法惨遭DLSS5摧残!变大妈难以接受

中国农村,挤满了花钱干农活的外国佬

军事要闻

特朗普威胁伊朗终极打击蓄势待发

无障碍浏览 进入关怀版