固有淋巴细胞：免疫系统先锋队

固有淋巴细胞：免疫系统先锋队

固有淋巴细胞（Innate lymphoid cells，ILCs）是免疫系统的重要组成部分，主要存在于黏膜组织中，在对抗病原体的固有免疫应答中发挥重要作用。它们在淋巴组织的形成、重塑和修复中扮演关键角色，是机体抵抗入侵病原菌的第一道防线。

ILCs的来源

ILCs来源于共同淋巴祖细胞（common lymphoid progenitor，CLP）。在TCF-1、ID2、GATA3等转录因子的影响下，CLPs分化为共同辅助固有淋巴祖细胞（common helper innate lymphoid progenitor，CHILP）。CHILP的前体——共同固有淋巴祖细胞（common innate lymphoid progenitor，CILP）在EOMES和NFIL3的作用下分化为自然杀伤祖细胞（Nature Killer Progenitor，NKP）。CHILP还可以在RORγT等作用下依次分化为淋巴组织诱导细胞前体（LTi Progenitor，LTiP）、LTi细胞，也可以在PLZF的转录调控下分化为ILC祖细胞（ILC Progenitor，ILCP）。ILCP通过T-BET、GATA3、RORγT等转录因子依次分化为ILC1、ILC2、ILC3亚群。

ILCs的分类

ILCs和T淋巴细胞在免疫功能上存在先天对应的关系，但ILCs缺乏T细胞特异性抗原受体，因此不响应特异性抗原。根据其表达的转录因子、接受和分泌的细胞因子的不同，可以将其分为五个类群，即自然杀伤细胞（Nature Killer cell, NK）、ILC1、ILC2、ILC3和LTi。

ILC1、ILC2和ILC3在功能上分别对应CD4+T辅助细胞（Th）1、Th2和Th17细胞，而NKs反映CD8+毒性T细胞的功能。ILC1和Th1细胞对细胞内的病原（如病毒）和肿瘤产生免疫反应；ILC2和Th2细胞对大量细胞外寄生虫和过敏原起反应；ILC3和Th17细胞对抗细胞外微生物，如细菌和真菌等；LTi是RORC+先天淋巴细胞的一个特殊亚群，在胎儿发育中发挥着独特的功能，特别是次级淋巴器官（SLO）的形成。

疾病中的ILCs

ILCs可以从组织微环境中接收其它细胞的信号，在粘膜表面发挥着重要的免疫作用。他们可以调节组织内动态平衡、粘膜和非粘膜组织的炎症与修复，包括小肠、肺、皮肤、脂肪组织、淋巴组织等部位。

在抗病毒和细菌感染中，ILCs发挥着重要作用。研究表明，SARS-CoV-2患者中所有三种ILCs亚群细胞数显著降低，且ILC2数量与组织损伤成负相关，因此，ILC2可能有助于降低病毒感染过程中的组织损伤。另外，对小鼠研究表明，第一批抗小鼠巨细胞病毒（CMV）感染的IFNγ是由ILC1产生，而另一个实验同样证明疱疹感染小鼠的生存依赖于ILC1的存在。不只是在ILC1中，ILC3分泌的IL-22也可以直接作用于上皮细胞产生IFNγ，IFNγ现已被提议作为防治SARS-CoV-2和其他病毒感染的潜在治疗途径。

然而，在肿瘤微环境中，ILCs的存在却不总是有益的。研究表明，尽管ILC1由于分泌IFNγ和肿瘤坏死因子而具有启动抗肿瘤反应的潜力，但目前对ILC1的抗肿瘤作用还没有明确证据。大量研究表明ILC2和ILC3对肿瘤微环境具有双重影响，如分泌IL-22或IL-17A的ILC3可促进有利的TME，而在肝细胞癌患者中，ILC3分泌的高水平IL-22导致肿瘤生长和转移形成增加。在造血干细胞移植治疗血液系统恶性肿瘤中，ILC3能够迁移到皮肤和胃肠道，通过分泌IL-22来保护上皮屏障，但在胃癌、急性早幼粒细胞白血病、前列腺癌和肺癌患者中观察到ILC2的频率升高，其通过分泌IL-13激活髓系抑制细胞（MDSCs）来促进肿瘤生长或转移。

ILCs在过敏和慢性炎症中的研究也较为深入，但同样无统一定论。ILC2已被确定为过敏和慢性炎症的主要参与者，并可能在风湿性疾病调节中发挥作用。人类ILC2还与肺部炎症、慢性鼻炎和哮喘密切相关。同样，ILC1由于分泌IFNγ而被认为可以加重炎症性肠病，此外，LTi细胞能够产生 IL-17A和IL-22，在肠道免疫中发挥着作用。

单细胞测序推动ILCs的研究发展

ILCs在人类外周血中极为罕见，因此将ILCs基础研究转化到临床是具有挑战性的。目前单细胞转录组测序技术（scRNA-seq）可在单细胞水平上对样本进行细胞分型，可通过较少细胞数的样本来精确获取ILCs细胞的转录信息，进而极大推动了ILCs的研究发展。

2019年，Wallrapp等人通过单细胞测序技术成功发现ILC2能同时表达神经肽降钙素基因相关肽（CGRP）及其受体，并且发现降钙素基因相关肽在体内外均能有效抑制ILC2诱导的2型细胞因子的产生和增殖。另外，通过scRNA-seq聚类得到一个独特的ILCs亚群，此亚群在体内alarmin刺激后对CGRP特异性基因信号的得分很高，表明CGRP调节了这种反应。作者最后还观察到在缺乏CGRP受体的小鼠中ILC2增殖和2型细胞因子产生增加以及对alarmins的过度反应。Wallrapp等人成功通过单细胞测序手段得到重要结论—内源性CGRP是体内ILC2反应的关键负调节因子。

2021年，Bielecki. P.等人对皮肤样本进行scRNA-seq，展示了IL-23或咪喹莫特对小鼠银屑病的作用。作者对银屑病炎症过程中皮肤ILCs进行单细胞RNA测序，并绘制了一个高密度的连续转录单细胞图谱，反映了ILCs状态的动态变化，包括原始或静止ILC2细胞状态和效应ILC2细胞状态。作者通过体外实验、单细胞染色质可及性测序分析（scATAC-seq）和scRNA-seq证实了原始或静止ILC2细胞状态和效应ILC2细胞的转移潜能。研究结果表明皮肤ILCs具有范围性和灵活性，这说明健康皮肤组织中的免疫活性能够动态地适应外界刺激。

相对应T细胞中的Treg（Regulatory T cell），最近研究者们发现了ILCs中又一成员—ILCreg。2017年，Wang等在小鼠肠道组织发现了一群能够分泌IL-10的ILC细胞新亚群，该群的ILCs细胞随着肠道炎症的进展而大量扩增，继而抑制过度的肠道炎症，将其命名为ILCreg细胞，在炎性刺激时，ILCreg细胞能够分泌大量的IL-10和TGF-β1。2020年，Wang等又通过scRNA-seq发现ILC3在大肠癌发展过程中通过TGF-β信号转导转化为ILCreg，进一步促进了肿瘤生长。

ILCs是固有免疫系统的重要组成部分,在机体抵抗病毒、细菌、寄生虫等病原体感染的免疫应答早期起到关键作用，但目前尚未完全对ILCs的功能研究透彻。单细胞测序技术已成为探索生物学底层机制和研究人类复杂疾病诊断、治疗及预后的重要工具，广泛应用于生命科学各个领域。相信借助单细胞测序技术这一强大平台，人们对于ILCs的功能研究会更加深入。

结论

ILCs作为免疫系统的重要一环，进一步阐明ILCs介导的组织免疫，对于促进组织特异性免疫调节药物的开发将是必要的，例如在炎症和癌症中。基于单细胞分辨率可以揭示出每个细胞独特的微妙变化，准确鉴定出ILCs和其他器官、组织的细胞类型，揭示细胞间的转录异质性，助力科学研究。