人类淋巴器官中B细胞亚群分群-2

文章概述

文章标题：《Two subsets of human marginal zone B cells resolved by global analysis of lymphoid tissues and blood》

发表日期和杂志：2022年发表在SCIENCE IMMUNOLOGY上

在线阅读链接：https://doi.org/10.1126/sciimmunol.abm9060

前情回顾

在上一期的推文——人类淋巴器官中的B细胞亚群分群-1,给大家整理了文献前两张图的内容，主要是：

1. B细胞表型变异在组织中的丰度差异

使用了一组包含28种抗体的检测板来调查人类淋巴组织中B细胞的变化，使用Cydar包进行了UMAP分析，比较了不同组织中B细胞的分布差异，并且分析了所有标记（除了免疫球蛋白G，IgG）的表达强度。

2.单细胞分析B细胞在不同组织中的复杂性

对不同三组组织样品的单细胞数据进行了分析，通过UMAP验证了细胞没有根据捐献者分离，根据3000个可变基因的表达，识别了细胞聚类，在UMAP上可视化了关键基因和细胞表面标记的表达。

识别了15个不同的B细胞聚类，包括过渡型（TS）、幼稚型、活化幼稚型（aNAV）、生发中心（GC）和类别转换记忆B细胞。并根据转录组特征和细胞表面表型进行了命名，使用UMAP进行了可视化。

组织中B细胞亚群的发育关系

使用B细胞抗原受体(BCR)和RNA速度分析来研究亚群中细胞之间的关系。

B细胞抗原受体（BCR）分析

使用Immcantation流程分析了重链基因中的适应性免疫受体库，以此来识别由两个或更多细胞组成的克隆。

基于相同的IGH V-J基因用法、相同的CDR3长度，以及基于每个序列与其最近邻之间的Hamming距离的CDR3中最小的序列相似性

AcB2亚群（因其表达增殖抗原PCNA而被指定为活化亚群）在每个组织中被发现具有最大的倾向性，存在于局部克隆中。

通过相关性矩阵评估了不同B细胞亚群之间克隆共享的频率，以识别组织位点内亚群之间的潜在发育关系。

不同组织中的克隆关系：

• 在阑尾中，MZB-1和IgM-only B细胞亚群之间存在显著的克隆关系，同样GC（生发中心）细胞和DN-B（双阴性）细胞也存在显著的克隆关系，这些细胞在UMAP（均匀流形近似和投影）图上彼此相邻。
• 在脾脏中，DN-B和AcB1（活化B细胞1）亚群之间观察到了显著的克隆关系，这些亚群在UMAP上也相近。
• 在肠系膜淋巴结（mLN）中没有观察到亚群之间的显著克隆关系。

使用Circos图来可视化不同组织间B细胞亚群的克隆共享情况

如图所示包含MZB-1的克隆最有可能跨越不同的组织，表明MZB-1细胞在不同组织间具有较高的迁移和共享能力。

并且在三个捐献者中的两个，含有MZB-1的克隆覆盖了所有三种组织，这进一步证实了MZB-1细胞在不同淋巴组织中的分布。

RNA速率分析

RNA速度分析主要支持前面研究发现，在GALT（肠道相关淋巴组织）和脾脏中观察到从过渡型（TS）B细胞到幼稚B细胞的转录组进展。

分析显示了GC（生发中心）B细胞、AcB1（活化B细胞1）和DN-B（双阴性B细胞）之间的明显发育联系，在TS到幼稚B细胞成熟过程中，存在基于组织的稳态增殖，不过没有观察到MZB-1和MZB-2之间的克隆关系。

差异分析

MZB-1和MZB-2亚群之间的差异表达基因通过火山图展示

高表达基因可视化

• MZB-2细胞选择性表达的基因倾向于与细胞激活相关，例如人类白细胞抗原等位基因、CD83和MIF，特别表达RNA解旋酶DDX21，这与病毒RNA的识别有关。
• CD83在阑尾中的MZB-1和MZB-2亚群中表达更为丰富。
• MZB-1细胞倾向于表达CD37，这与其可能的更高流动性一致。

通过GSEA分析寻找了MZB亚群中NOTCH途径基因的富集情况，在MZB-2亚群中存在这种富集现象。

边缘区B细胞（MZB）的空间分布

通过成像质量细胞测量学技术对人类脾脏中边缘区B细胞（MZB）的空间分布进行可视化分析

• GC由B细胞、T细胞和巨噬细胞组成，这些区域有高B细胞增殖活动。
• GC周围被一个由IgD+CD27−的幼稚B细胞组成的包被层（mantle zone）所环绕。
• 包被层进一步被IgD+/−CD1c+CD27+的细胞所环绕，这些细胞在表型上对应于在细胞悬浮液中识别的MZB细胞。
• 在MZ中最外围的B细胞亚群是CD1c−的，很可能对应于记忆B细胞，这些细胞在早期研究中也显示了在GALT中的外围分布。
• DDX21的表达是MZB-2细胞亚群的一个特征，并且在MZ中CD1c+细胞中的表达显著高于CD1c−细胞。

MZB细胞亚群在脾脏边缘区（MZ）中DDX21表达的空间分布特征，以及与NOTCH途径基因的关联

血液中的边缘区B细胞（MZB）亚群

先前的研究表明：从IgMhi过渡型（TS）细胞分化的途径，这一途径在严重的系统性红斑狼疮（SLE）中减少

所以分析了来自三名健康对照捐献者和三名严重SLE患者的血液中经排序的CD19+ B细胞的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据，用以验证。

数据链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE193867

在标准化和质量控制之后，所有六名捐献者的数据被汇总，并根据2000个可变基因进行聚类分析。

通过基因和表面蛋白表达识别的10个聚类中，包括两个具有CD27+IgM+IgD+表面表型的MZB聚类，以及表达CD1C和PLD4，这些是MZB细胞的标志。

通过分析VDJ库，发现每个循环亚群中SHM的频率与组织中相应亚群的频率一致

在健康个体和严重SLE患者中，MZB-1细胞倾向于与IgM-only B细胞有克隆关系，MZB-2在健康状态下与aNAV（活化幼稚B细胞）和DN-B（双阴性B细胞）有显著的克隆关系。

比较了区分组织MZB两个亚群的蛋白质的基因表达，这些基因集在组织和血液中同样区分了MZB-1和MZB-2

MZB-1在血液和组织中与肠道归巢的β7整联蛋白的表达相关联

MZB-1与MZB-2的丰度比较：

• 在健康个体的血液中，MZB-1细胞通常比MZB-2细胞更丰富。
• 在严重的SLE患者中，MZB-1细胞亚群的频率一致性降低。

使用CCR7区分MZB-1和MZB-2

• 在健康人群中，MZB-1细胞的频率明显高于MZB-2细胞的频率，而在严重的SLE患者中则并非如此。
• 在SLE肾病中，只有MZB-1细胞从血液中耗尽，而MZB-2细胞没有。

文章小结

• 识别了两种边缘区B（MZB）细胞亚群，它们在细胞表面特征、转录组学特征、与其他亚群的克隆关系、NOTCH途径基因的富集、脾脏边缘区微环境中的分布偏差，以及免疫球蛋白谱的多样性和高频突变方面存在差异。
• 每种MZB细胞亚群都存在于脾脏、肠相关淋巴组织、肠系膜淋巴结和血液中。
• 在SLE中，MZB细胞及其前体细胞的耗竭现象只发生在MZB-1细胞中，而另一个亚群在总B细胞中的比例与健康状态相比保持不变。