一、常见的免疫机制及热点研究目标:
与年龄相关的系统免疫功能变化综述
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(1)随着年龄的增长,先天免疫细胞和适应性免疫细胞的产生出现了不平衡,这有利于髓系细胞。
(2)微环境随着年龄的增长而减少,最近的胸腺迁移(RTEs)减少,减少了循环中的幼稚T细胞。
(3)树突状细胞的抗原呈递随着年龄的增长而减少。
(4)在血液中,免疫衰老导致一种慢性炎症状态,与循环细胞因子升高有关,能够对新病原体作出反应的幼稚T细胞减少,以及单核细胞过度产生炎症介质,不能解决炎症反应。
二、Aging老年病cell based solution相关实验设计思路
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临床评价检测
基因组筛选
炎症biomarker筛选
免疫分型
细胞图谱
免疫细胞富集
衰老药物筛选
免疫细胞因子功能检测
电镜切片检测
神经炎症功能评价
三、老年病常见的免疫机制及研究方法学
1、单细胞测序
Single-cell profiling of immune system alterations in aging免疫细胞图谱
案例:mouse的单细胞转录组图谱
文章发现细胞特异性的变化发生在多种细胞类型和器官中,以及不同器官的细胞组成的与年龄相关的变化。利用单细胞转录组数据,评估了不同衰老特征的细胞类型特异性表现,如衰老、基因组不稳定性和免疫系统的变化。这个小鼠衰老细胞图谱——提供了关于衰老最重要的标志如何在广泛的组织和细胞类型中被重塑的分子信息。
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在6个不同时间点分析了19只雄性和11只雌性小鼠的23个器官。条形图显示了流式细胞仪(n = 23个器官)和单细胞测序(n = 16个器官)制备的每个器官的测序细胞数量。对于单细胞测序数据集,脂肪亚组织一起处理(Fat = BAT + GAT + MAT + SCAT;BAT,棕色脂肪组织;GAT,性腺脂肪组织;MAT,肠系膜脂肪组织;SCAT,皮下脂肪组织)。
组织细胞类型多样性的热图展示:
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衰老过程中免疫细胞群的变化
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2、炎症因子的变化
全血培养显示出对LPS的过度反应
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(A)刺激了来自阿尔茨海默病(AD)、血管性痴呆(VaD)个体的全血培养,并将其与年龄匹配的对照组进行了比较。每隔24h收集细胞培养上清,持续72 h检测ELISA细胞因子。
(B)与对照组或VaD组相比,AD组的所有细胞因子均有更高的细胞因子产生。绘制的数据来自刺激后24小时的时间点。
CBA:流式液相多重蛋白定量技术
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3 .免疫平衡检测immune cell balance
(1)固有免疫innate immune system
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(A)在老年人血液中,经典单核细胞的比例下降,而中间和非经典单核细胞的比例较年轻人增加。
(B)在TLR4刺激(LPS)下,衰老的单核细胞比来自年轻个体的单核细胞产生更多的促炎细胞因子。
(C)树突状细胞(DC)亚群有与年龄相关的变化
(D)衰老的树突状细胞产生更多的促炎细胞和更少的抗炎细胞因子。
(2)获得性免疫之B细胞
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衰老与骨髓中淋巴细胞输出减少和B细胞的内在缺陷有关,包括CSR、SHM和抗体亲和力降低。abc的增加也会导致促炎细胞因子分泌的增加和自身抗体的减少。
总之,这些与年龄相关的B细胞变化导致了衰老后感染和自身免疫性疾病的风险增加
(3)获得性免疫之T细胞肠道稳态
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T细胞对肠道稳态的控制在衰老过程中失去,导致炎症病理。
肠道稳态的维持是由肠道T细胞的活动来协调的。T细胞对抗炎和促炎细胞因子的精细调节分泌确保了肠干细胞(ISC)的自我更新和分化平衡,从而支持肠上皮的高周转率。此外Treg、TH17和γδT细胞的促维持作用有利于组织稳态并限制微生物衍生产物的泄漏。
(4)获得性免疫之T细胞神经炎症稳态
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最近的研究发现,与年龄匹配的对照组相比,AD患者外周血中的效应记忆和终末分化T细胞发生了变化。T细胞亚群的变化与认知得分显著相关。
免疫分型实验案例分享
在这里,我们揭示了12个小鼠组织中免疫细胞群的丰度和表型的年龄相关变化图谱。使用基于细胞术的高参数分析37个流式细胞术,从幼龄和老年动物的定位样本显示了免疫萎缩和扩张的保守和组织类型特异性模式。我们发现在老年小鼠的淋巴系和髓系谱系中都有明显的表型变化,特别是在自然杀伤细胞和浆细胞样树突状细胞中的收缩。这些变化与以老年小鼠早期淋巴细胞发生为代价的骨髓生成倾斜有关。
小鼠疾病模型选择
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n= 8 young, n= 7 aged mice
淋巴组织:胸腺、脾脏、淋巴结
非淋巴组织:脂肪、肺脏、肝脏、肠道、睾丸
外周血+骨髓样本
细胞亚群:固有免疫,获得性免疫(主群、亚群、功能)
淋巴亚群:代表性器官肝脏;肺和脾
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髓细胞亚群:代表性器官肝脏;肺和脾
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小提琴图,描绘了产生的免疫细胞簇的频率:
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四、优宁维提供的产品解决方案
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Reference:
1、Mogilenko, D.A., Shchukina, I. & Artyomov, M.N. Immune ageing at single-cell resolution. Nat Rev Immunol 22, 484–498 (2022). https://doi.org/10.1038/s41577-021-00646-4
2、A single-cell transcriptomic atlas characterizes ageing tissues in the mouse. Nature 583, 590–595 (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2496-1
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6、Lutshumba J, Nikolajczyk BS andBachstetter AD (2021) Dysregulation of Systemic Immunity in Aging and Dementia.Front. Cell. Neurosci. 15:652111. doi: 10.3389/fncel.2021.652111
7、A human circulating immune cell landscape in aging and COVID-19Protein Cell 2020, 11(10):740–770.https://doi.org/10.1007/s13238-020-00762-2