image: 在小鼠感染鼠疫菌后的2h与24h时间点对小鼠淋巴结进行单细胞转录组测序，数据表明炎症相关通路基因在感染早期显著上调，其中相比于含量占据绝对优势的T细胞与B细胞，天然免疫细胞更倾向在腺鼠疫早期与鼠疫菌发生相互作用。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
鼠疫耶尔森菌是自然疫源性疾病鼠疫的病原体，在历史上曾引发三次大流行，造成了数百万人死亡。鼠疫主要是一种由跳蚤传播的人畜共患疾病，虽然世界各地每年都会发生零星的人间鼠疫疫情，但其对人类与社会的危害仍不可小觑。鼠疫在临床上通常分为腺鼠疫、败血性鼠疫和肺鼠疫三种亚型。其中腺鼠疫是最主要的亚型，其主要特征是淋巴结肿大形成化脓性脓肿，这是由于鼠疫菌在感染后快速迁移到淋巴结后存活并大规模增殖引起的，而针对鼠疫菌在感染早期是如何主动麻痹先天免疫反应研究有限，阻碍了我们对鼠疫菌致病机理的认识。
近日，来自病原微生物生物安全国家重点实验室和北京大学生物医学前沿创新中心的研究人员对腺鼠疫早期的宿主淋巴结进行单细胞测序，并进一步完善了鼠疫菌在感染早期与宿主免疫细胞相互作用的机制。
研究人员首先通过腹股沟皮下注射的方式利用荧光标记的鼠疫菌对小鼠进行攻毒，模拟了腺鼠疫小鼠模型。在此基础上，他们分别在感染后2小时，24小时时间点取小鼠腹股沟淋巴结，结合流式细胞分选术与单细胞转录组测序的方法，对淋巴结内的免疫细胞细胞组成及状态的变化进行分析。与对照组比较，感染鼠疫菌的小鼠淋巴结细胞的炎症相关通路基因在感染早期显著上调。研究人员通过荧光标记的特定细胞所占比例计算感染倾向指数，发现以树突状细胞、单核/巨噬细胞与中性粒细胞为主的天然免疫细胞更倾向与鼠疫菌发生相互作用（图1）。
随后，研究人员进一步对腺鼠疫小鼠模型中的天然免疫细胞进行分选并进行单细胞转录组测序，发现感染鼠疫菌的单核/巨噬细胞表现出M1与M2耦合激活状态（图2）。这可能是单核/巨噬细胞通过模式识别受体识别鼠疫菌后激活炎症信号分子转导和鼠疫毒力因子对免疫反应的抑制共同作用的结果。
另外，该团队还利用基于CellPhoneDB的细胞相互作用分析工具解析了感染后不同时间点的不同细胞类型的配体-受体相互作用规律，发现中性粒细胞表面的趋化因子受体CCR1可能参与了鼠疫菌感染后淋巴结内中性粒细胞富集的过程，并设计了CCR1功能抑制实验验证了这一结论（图3）。
综上，该研究在单细胞转录水平上对关键免疫细胞类型及免疫事件的研究将有助于了解早期鼠疫的发展和宿主对鼠疫菌的免疫反应，加深了对宿主体内鼠疫菌感染动态过程的认识。
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Science China Life Sciences