深圳商报·读创客户端首席记者 袁静娴
全球超过5亿人受过敏性鼻炎困扰,其中约30%至40%的患者对现有药物治疗反应欠佳。这种看似常见的疾病,长期以来由于病因复杂、涉及多种细胞类型及其相互作用,始终缺乏对其发病机制的系统认识。
近日,山西医科大学-华大未来医学联合研究中心联合基因组多维解析技术全国重点实验室,在国际权威期刊《Journal of Allergy and Clinical Immunology》发表最新研究成果。研究团队累计解析约102.4万个高质量单细胞组学数据,首次构建鼻黏膜组织单细胞多组学图谱,揭示了上皮细胞与基质细胞互作失调是过敏性鼻炎的重要致病机制,并开发AI模型scMARIA,可预测过敏性鼻炎患病风险及相关临床指标,为疾病精准诊疗提供了新的研究思路。
值得一提的是,该成果也是“百亿细胞联盟”(10BC)和“中国人群免疫多组学图谱”(CIMA)在过敏性疾病方向的重要研究成果。作为CIMA计划从健康人群拓展至疾病队列后的首批成果之一,该研究不仅补充了首个高分辨率鼻黏膜免疫细胞图谱,也为疾病细胞图谱构建和细胞AI模型研发提供了重要数据支撑。
百万个单细胞数据,描绘鼻黏膜细胞全景
鼻黏膜是人体抵御外界病原体的重要屏障,也是维持局部免疫平衡的关键组织。当这种平衡被打破,就可能引发鼻塞、喷嚏、鼻痒、流涕等过敏性鼻炎典型症状。
为系统解析疾病发生机制,研究团队对25例过敏性鼻炎患者和14例非过敏性鼻炎患者的鼻黏膜组织进行了单细胞转录组测序,并对其中24例样本进一步开展单细胞表观组测序,累计获得约102.4万个高质量单细胞组学数据。
分析结果显示,两组患者在基底细胞、成纤维细胞等关键细胞亚群的基因表达及染色质开放调控层面存在显著差异,提示鼻炎发生过程中,这些细胞不仅转录程序发生改变,其表观调控机制也出现异常,为进一步解析疾病发生机制提供了重要线索。
找到过敏性鼻炎背后的关键细胞异常
进一步研究发现,过敏性鼻炎并非只是免疫系统异常,而是鼻腔上皮细胞与基质细胞之间正常协作被打破,两类细胞共同形成促炎微环境,持续推动疾病进展。
其中,负责修复鼻腔上皮屏障的Club细胞在患者体内数量减少、分化受阻,未成熟细胞反而持续释放促炎及促组织重塑因子,其异常程度与患者症状严重程度密切相关。
与此同时,承担组织支撑和局部炎症调控功能的活化周细胞、CXCL2+成纤维细胞虽然数量下降,却高表达POSTN、FADS1等促炎重塑基因,进一步加剧上皮损伤和组织重构。
研究团队还发现,过敏性鼻炎患者鼻腔内上皮细胞与基质细胞之间的细胞通讯明显增强,涉及炎症反应和组织重塑等多个信号通路,形成“组织损伤—炎症加重—进一步损伤”的恶性循环,为理解疾病持续反复发作提供了新的解释。
AI模型助力精准预测,为个体化治疗提供新思路
在解析疾病机制的基础上,研究团队还开发了深度学习模型scMARIA,实现了从单细胞图谱到AI辅助诊疗的进一步探索。
基因组多维解析技术全国重点实验室殷建华副研究员表示:“这一成果为过敏性鼻炎治疗开辟了新的研究方向。未来,我们有望开发修复上皮—基质通讯异常、而不仅仅是抑制免疫反应的新疗法,从而改善甚至逆转鼻炎病变进程。”
据了解,本项研究是CIMA计划由健康人群参考图谱向重大疾病队列拓展的重要成果,也为“百亿细胞联盟”推动虚拟细胞模型和细胞AI大模型研发提供了高质量数据资源。随着两项计划持续推进,基于中国人群免疫多组学的精准医学研究有望进一步加速,为过敏性疾病及自身免疫疾病的精准分型、靶点发现和个体化干预提供新的支撑。
(图片来源于华大)