結腸作為屏障組織，代表了一種獨特的免疫微環(huán)境，免疫細胞在其中表現(xiàn)出對多種微生物群落的耐受性，且腸道微生物組成也與許多疾病狀態(tài)相關，因此，了解免疫細胞和結腸微生物之間健康、穩(wěn)態(tài)的關系是至關重要的。英國桑格研究院研究團隊在Nature Immunology（IF 25.606）上發(fā)表題為“Distinct microbial and immune niches of the human colon”的研究結果，在這項研究中，研究人員利用單細胞轉錄組測序結合微生物測序發(fā)現(xiàn)胃腸道菌群和免疫細胞之間相互作用密切，并表現(xiàn)出區(qū)域特異性，并將免疫細胞的差異和不斷變化的微生物組成聯(lián)系起來，擬為未來研究不同腸道疾病對腸道特定區(qū)域的偏好性機制提供理論基礎。

研究材料
從健康結腸的盲腸、橫結腸、乙狀結腸和淋巴處分離出的免疫細胞和腸道菌群

技術路線
· 步驟1：16S rRNA測序技術揭示胃腸道微生物組成的區(qū)域異質性；
· 步驟2：單細胞轉錄組測序技術闡明胃腸道中免疫細胞的比例具有區(qū)域特異性
· 步驟3：胃腸道菌群和免疫細胞之間相互作用密切，協(xié)同影響不同腸道疾病。

研究結果
1. 胃腸道菌群具有區(qū)域特異性
為了繪制結腸黏膜的微生物組成，作者對來自歐洲12名無病已故捐贈者的盲腸、橫結腸和乙狀結腸黏膜的拭子進行了16S rRNA測序。該結果發(fā)現(xiàn)主要的腸道菌遍布每個供體的腸道，但從近端到遠端結腸黏膜呈現(xiàn)出微生物組成的異質性，揭示了特定的菌屬偏好定殖某些結腸區(qū)域。

2. 胃腸道中免疫細胞的異質性
接下來，作者試圖確定在結腸微生物組中觀察到的異質性是否伴隨著宿主免疫細胞的差異。作者從捐贈者的MLNs（腸系膜淋巴結）和結腸組織中分離41,650個免疫細胞進行scRNA-seq，將所有細胞分為25個細胞群，其中MLNs和結腸組織中存在不同的細胞群。為了確定結腸從近端到遠端免疫細胞的差異，作者分析了MLNs和結腸區(qū)域內細胞類型的相對比例，MLNs和結腸之間的T細胞和B細胞的激活和記憶狀態(tài)存在顯著差異，表明這些細胞類型是受環(huán)境塑造的。

3. IgA響應乙狀結腸中微生物組成的變化
先前的研究表明，IgA 是由漿細胞分泌的，以響應特定細菌種類的存在。鑒于此，作者研究了在乙狀結腸中觀察到的漿細胞活化增加是否與細菌種類的差異有關。與來自盲腸和橫結腸的細菌相比，來自乙狀結腸的更大比例的細菌對IgA結合呈陽性。此外，IgA調理細菌的鳥槍法測序揭示了乙狀結腸中更豐富的物種群落。與盲腸相比，乙狀結腸中IgA結合細菌的多樣性較低。這些數(shù)據表明，與盲腸相比，乙狀結腸的IgA⁺ 漿細胞對豐富且代表性不均的細菌群落有反應，這可能有助于它們的激活狀態(tài)增加、對結腸的強烈歸巢和趨向于更大的克隆多樣性。

小編小結
作者通過腸道微生物數(shù)據和scRNA-seq數(shù)據進行結合，分析突出了環(huán)境信號在塑造和維持腸道免疫細胞組成以及功能穩(wěn)定中的重要性。這些免疫細胞和微生物在結腸上的穩(wěn)定狀態(tài)，可能為理解不同腸道疾病向腸道特定區(qū)域傾斜的機制提供了一個平臺。