导语
嗜碱性粒细胞（Bone marrow-derived basophils，BMBAs）是最稀有的粒细胞，被认为是2型免疫反应的关键细胞，占循环白细胞<1%。它们与组织驻留肥大细胞有相似之处，因此，嗜碱性粒细胞被错误地视为肥大细胞的血液循环替代品。通过许多研究了解到嗜碱性粒细胞在各种免疫反应中的功能，包括慢性过敏性炎症、自身免疫性疾病和对寄生虫感染的保护性免疫。然而，嗜碱性粒细胞的分化途径仍有待完全阐明，所以作者通过单细胞转录组测序分析评估了嗜碱性粒细胞的发育轨迹。
2023年5月东京医科齿科大学研究人员在nature communication（IF=14.7）上发表文章“Single cell transcriptomics clarifies the basophil differentiation trajectory and identifies pre-basophils upstream of mature basophils”。作者通过对小鼠嗜碱性粒细胞进行高度灵敏的scRNA-seq，研究嗜碱性粒细胞的分化轨迹，并在嗜碱性粒细胞发育过程中鉴定出位于肥大细胞祖细胞和成熟嗜碱性粒细胞之间的前嗜碱性粒细胞。
ScRNA-seq实验设计
1.样本信息：小鼠的骨髓样本（n=5）和脾脏样本（n=5）
2.测序细胞：嗜碱性粒细胞
3.单细胞数量：（1）2745个单细胞来自骨髓（2）731个单细胞来自脾脏
4.单细胞捕获平台：BD Rhapsody system
主要结果
1.骨髓来源的嗜碱性粒细胞（BMBA）包含两个亚群
嗜碱性粒细胞是数量最少、寿命较短的粒细胞，因此常常使用BMBA作为新鲜动物嗜碱性粒细胞的替代物。经过实验发现，在培养物CD200R3+c-Kit− BMBAs中嗜碱性粒细胞存在两个亚群：FcεRIαhiCD49blo和FcεRIαloCD49bhi，但在外周血和脾脏中只检测到其中一个亚群。为了进一步表征和比较这两个BMBAs亚群，作者首先对BMBA进行单细胞转录组测序（scRNA-seq）分析，确定了11个细胞簇，并且鉴定了差异表达基因。
图1.骨髓来源的嗜碱性粒细胞由两个不同的亚群组成
2.ScRNA-seq分析鉴定出骨髓嗜碱性粒细胞中的4个簇
ScRNA-seq测序数据的聚类分析鉴定出12个簇，其中0、1和4号簇对应于KitCd200r3+ Mcpt8+嗜碱性粒细胞。对这三个簇进行重新聚类，鉴定出1个Fcer1a+ Kit+Cd34+类似于pre-BMPs细胞的簇，1个Clec12ahi嗜碱性粒细胞簇（Baso1）和2个Clec12alo嗜碱性粒细胞簇（Baso2和Baso3）。作者为了验证发现，重新分析了由Weinreb等人报道的公开可用的scRNA-seq数据集（GEO登录号：GSE140802），鉴定出1个Fcer1a+Kit+Cd34+类似于preBMPs细胞的簇，2个Clec12ahi嗜碱性粒细胞簇（Baso1和Baso2），以及3个Clec12alo嗜碱性粒细胞簇（Baso3、Baso4和Baso5）。发现仅有小部分（11.4%）的Clec12ahi嗜碱性粒细胞显示Cd34表达水平较低，这表明Clec12ahi嗜碱性粒细胞中的这一小部分可能对应于Cd34lo类似于BaP的细胞。
3.CLEC12Ahi嗜碱性粒细胞在体外和体内分化为CLEC12Alo嗜碱性粒细胞
作者对scRNA-seq数据进行的伪时间轨迹分析和RNA速度分析推断嗜碱性粒细胞的分化轨迹，从前BMPs-like细胞到Clec12ahi嗜碱性粒细胞，然后到Clec12alo嗜碱性粒细胞。
作者为了验证假设，追踪从骨髓中分离并在体外培养2天的c-Kit-嗜碱性粒细胞的FcεRIαhiCD49blo和FcεRIαloCD49bhi组分的表面CLEC12A和CD9表达的变化，结果表明，CLEC12AhiCD9lo/FcεRIαhiCD49blo嗜碱性粒细胞相对不成熟，并且可以分化为CLEC12AloCD9hi/FcεRIαloCD49bhi成熟型嗜碱性粒细胞，尽管后者的Fcer1a、Mcpt8和Prss34表达水平低于前者。除此之外，作者进行体内实验，观察体内实验和体外的相关性，发现与体外实验观察到的一致。
综上所述，作者得出结论，骨髓中的CLEC12AhiCD9lo/ FcεRIαhiCD49blo嗜碱性粒细胞在表面标记物的表达、细胞大小和核形状上显示出前体like的表型，并在骨髓内分化为CLEC12AloCD9hi/ FcεRIαloCD49bhi成熟嗜碱性粒细胞，这些嗜碱性粒细胞也存在于外周血和脾脏中。因此，作者将CLEC12AhiCD9lo/ FcεRIαhiCD49blo和CLEC12AloCD9hi/FcεRIαloCD49bhi嗜碱性粒细胞分别称为前体嗜碱性粒细胞和成熟嗜碱性粒细胞。
图2.CLEC12Ahi嗜碱性粒细胞在体外和体内分化为CLEC12Alo嗜碱性粒细胞
综上所述，作者利用scRNA-seq技术结合流式细胞术和功能分析，鉴定了前嗜碱性粒细胞，这些嗜碱性粒细胞弥合了小鼠中嗜碱性粒细胞分化途径上的前BMP和成熟嗜碱性粒细胞之间的差距。转录组学分析预测，就基因表达谱而言，前嗜碱性粒细胞群包括先前定义的嗜碱性粒细胞祖细胞（BaP）样细胞。