空间组学技术揭秘JAK-STAT信号调节免疫细胞稳态的调控机制

文章题目：JAK-STAT signaling maintains homeostasis in T cells and macrophages

发表时间：2024.04

期刊名称：nature immunology  

影响因子：27.7

实验平台：10x Visium 空间转录组技术、RNA-FISH、RNA-seq、ATAC-seq

研究概述

本研究首先通过RNA-seq以及ATAC-seq技术对12个JAK-STAT突变小鼠模型进行分析，确定了JAK-STAT信号通路在维持免疫细胞稳态中的核心调控地位，并且发现不同JAK-STAT分子在不同细胞类型中具有特异性作用模式。此外，JAK-STAT家族成员之间存在显著的协同作用，共同调节免疫细胞的功能和响应。

接下来，为了全面了解JAK-STAT介导的转录调控在免疫细胞稳态中的作用，通过不同突变体和细胞类型间效应，将所有差异表达基因聚类成16个由JAK-STAT蛋白调控的基因调控模块。通过分析发现，在未受干扰小鼠的CD8+ T细胞和巨噬细胞中检测到JAK-STAT通路信号，但在敲除JAK-STAT和刺激下的免疫细胞中被消除。接下来通过空间技术，进一步验证这一发现。

通过10x Visium空间转录组学和单分子RNA-FISH技术，发现即使在未受外界干扰的情况下，脾脏中的T细胞和巨噬细胞也表现出明显的JAK-STAT信号活性，特别是在白髓区，证实了JAK-STAT信号传导在稳态条件下是野生型小鼠脾脏免疫细胞的内在特性。JAK-STAT信号不仅支持免疫细胞的快速激活，还通过维持特定的染色质可及性景观来实现这一点。

Fig1 空间转录组学和单分子RNA-FISH技术

最后文章通过体外培养实验，发现T细胞和巨噬细胞在体外培养后，因失去组织环境而使得JAK-STAT信号显著减弱，但部分可以通过IFN-β 刺激恢复。这表明JAK-STAT信号的维持不仅依赖于细胞内在机制，还受到细胞外环境的强烈影响。该研究不仅验证了JAK-STAT信号在稳态条件下依赖于体内组织环境的观点，同时还确定了IFN信号在维持免疫细胞稳态条件下JAK-STAT信号中的重要作用。

总结

本文综合运用了10x空间转录组学、RNA-FISH、RNA-seq、ATAC-seq以及体外细胞培养等技术，全面揭示了JAK-STAT信号通路在稳态免疫细胞中的基础作用及其调控机制。这些发现不仅深化了对JAK-STAT信号在免疫细胞稳态中作用的理解，还为探索潜在的治疗策略提供了新的视角。