小鼠烟雾诱导T细胞全景图谱揭示克隆性γδT17细胞作为COPD的新型生物标志物

《Nature Communications》：Comprehensive profiling of smoke-induced T cells in mice implicates clonal γδT17 cells as a hallmark of COPD

本研究针对吸烟诱发慢性阻塞性肺疾病（COPD）的慢性炎症机制不清问题，通过单细胞RNA测序、TCR测序等技术系统解析小鼠烟雾暴露后T细胞免疫特征。发现γδT17细胞在肺组织中发生克隆扩增，并通过过继转移实验证实其通过分泌IL-17A改善气流受限和肺气肿表型，为COPD早期防治提供了新靶点。

　　

当我们谈论慢性阻塞性肺疾病（COPD）时，这不仅仅是一个医学名词，更是全球第三大死亡原因，影响着数百万人的生活质量。这种高度异质性的肺部疾病，以慢性呼吸道症状为特征，其背后隐藏着气道和肺泡的异常变化。尽管烟草烟雾被确认为主要致病因素，但其引发的慢性炎症反应机制，尤其是免疫系统中T细胞的具体作用，仍有许多未解之谜。

为了揭开这一谜团，广州医科大学附属第一医院呼吸疾病国家重点实验室的梅新月、王俊祥、王媛等研究人员在《Nature Communications》上发表了最新研究成果。他们通过构建烟草烟雾诱导的小鼠COPD模型，结合单细胞多组学技术，首次绘制了烟雾暴露下T细胞的动态变化图谱，并发现了一类特殊的免疫细胞——克隆性γδT17细胞在COPD中的关键保护作用。

研究人员主要采用了以下关键技术：通过被动吸烟系统建立6个月的小鼠COPD模型；利用体内抗体标记和流式细胞术区分肺组织不同区域的T细胞；对来自肺部和脾脏的CD3⁺T细胞进行单细胞RNA测序和TCR测序；使用scVelo进行RNA速率分析追踪细胞分化轨迹；通过体外扩增和过继转移γδT17细胞进行功能验证。

T cells recruited to airways after tobacco smoke exposure

通过静脉和鼻腔双重抗体标记技术，研究发现烟雾暴露后气道T细胞数量显著增加，而血管中T细胞减少，表明T细胞被招募至气道。特别值得注意的是，CD4⁺和CD8⁺T细胞比例上升，而CD4^-CD8^-T细胞减少，提示不同T细胞亚群在COPD进展中扮演不同角色。

Shared and specific changes in the smoke-induced T cell immune system

通过对40,849个CD3⁺T细胞的单细胞分析，研究人员鉴定了39个T细胞簇，包括Th1、Th17、Treg、γδ T细胞等亚群。烟雾暴露导致肺组织中γδ T细胞积累，但其在气道中的比例下降，这种分布变化与流式细胞术结果一致。

Altered T cell clonal expansion patterns in the airways after tobacco smoke exposure

TCR分析显示，烟雾暴露后气道T细胞的克隆多样性增加，CDR3区域长度延长，表明抗原驱动的T细胞激活。然而，γδ T细胞却表现出不同的克隆特征，其Gini系数保持稳定，提示少数克隆主导该群体。

γδ T cells expressing Il17a expand with tobacco smoke exposure in multiple tissue sites

研究发现烟雾诱导的γδ T细胞高表达Pdcd1和Il17a，低表达Tigit和Lag3，表明其向γδT17表型分化而非功能耗竭。特别值得注意的是，表达Il17a的γδ T细胞克隆在气道中的比例随暴露时间延长而显著增加。

Increased frequency and Il17a expression of γδ4 T cells with tobacco smoke exposure

γδ4 T细胞被鉴定为气道中的优势克隆（Top1克隆），其比例随烟雾暴露时间延长而逐渐增加。这些细胞在肺组织各部位普遍存在，并开始表达Il17a，特别是在气道-肺实质界面区域，表达Il17a的γδ4 T细胞比例高达91.2%。

Differentiation of γδ T cells to γδT17 cells with tobacco smoke exposure

通过RNA速率分析，研究人员揭示了γδ T细胞的分化轨迹。在6个月烟雾暴露后，大多数γδ T细胞进入分化后期，且不表达Il17a的细胞单向分化为表达Il17a的细胞，表明这是一个不可逆的分化过程。

Functional role of γδT17 cells in ameliorating airflow limitation and the emphysema-like phenotype

功能实验表明，在Tcrd^-/-小鼠中过继转移γδT17细胞能显著改善烟雾引起的肺气肿表型，降低平均肺泡间隔（MLI）。肺功能测试显示，γδT17细胞移植组的总肺容量（TLC）、用力肺活量（FVC）等参数显著改善，FEV₅₀/FVC比值下降不明显，证实γδT17细胞对气流受限具有保护作用。

这项研究不仅首次系统描绘了烟雾诱导的T细胞免疫图谱，更重要的是揭示了γδT17细胞在COPD中的保护性作用。与传统认知中IL-17A促进炎症的观点不同，本研究发现在COPD背景下，由γδ T细胞产生的IL-17A反而发挥组织保护功能。这一发现为理解COPD的免疫发病机制提供了新视角，也为开发针对γδT17细胞的早期诊断和治疗策略提供了理论依据。随着进一步研究深入，调控γδT17细胞功能可能成为干预COPD进展的新途径，为这一重大公共卫生挑战带来新的解决方案。