期刊：Science immunology
影響因子：16.3
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研究背景
先天淋巴細胞（ILCs）作為天然免疫的關鍵組成部分，在抗感染、免疫調節和組織重塑中發揮核心作用。然而，胚胎期與成體骨髓造血如何時空性貢獻于ILC庫的問題長期存在爭議。本研究通過譜系追蹤、單細胞測序和移植實驗等技術，揭示了 ILCs 的雙起源模式：髓外ILCs起源于胎兒肝臟（FL）產生的 PD-1?ILC 前體（ILCPs），這些前體在胚胎期定植于肺、腸道等外周組織，在局部微環境誘導下分化為雙能 ILC1/ILC3 前體（ILC1/3P）或 ILC2 前體（ILC2P），并終身維持組織 ILC 庫，且不依賴成體骨髓造血；髓內ILC2s主要依賴骨髓造血。該研究首次系統闡明了 ILCs 的發育動力學，為理解天然免疫細胞的胚胎起源與組織維持機制提供了全新框架，對感染、炎癥等疾病的靶向治療具有重要啟示。
關鍵技術
單細胞測序、伯優®組織樣本懸液制備試劑盒
（技術服務及科技產品由伯豪生物提供）
研究結果
1. 胚胎期 ILC 前體的時空出現規律
眾所周知，先天淋巴細胞家族起源于表達α4β7的祖細胞（αLPs），且在 αLP 群體中已發現多種先天淋巴細胞譜系限制性祖細胞。研究首先通過流式細胞術追蹤了胚胎期 α4β7?淋巴樣前體（αLPs，ILCs 的發育前體）的分布。結果顯示，αLPs 最早在 E12.5 的胎兒肝臟中被檢測到，而此時胎兒肺和腸道中尚未出現；E13.5 時，肺和腸道中出現 αLPs，且其中絕大多數為 PD-1?ILCPs（經典 ILC 前體標記）。這一時間差提示，PD-1?ILCPs 可能起源于胎兒肝臟，并隨后遷移至外周組織。
進一步通過 Fgd5 譜系追蹤模型（標記造血干細胞及其后代）證實：E12.5 時胎兒肝臟的造血干細胞（HSCs）被標記后，E18.5 時肝臟、肺和腸道的 ILCPs 均攜帶相同標記，且標記效率與胎兒肝臟 HSCs 一致。這直接證明，外周組織的 ILCPs 均來源于胎兒肝臟 HSCs，而非卵黃囊（YS）等其他胚胎造血位點（卵黃囊中未檢測到 αLPs）。
圖1. 胎兒肝臟造血干細胞來源的 ILCP 在胎兒發育期間定植于外周組織
2. 胎兒肝臟 ILCPs 的異質性與發育軌跡
為解析胎兒肝臟 ILCPs 的分子特征，作者對E14.5胎兒肝臟的αLPs進行了scRNA-seq。聚類分析顯示，這些細胞可分為 5 個亞群，其中 C4 亞群高表達 Tcf7、Lef1 等基因，符合早期先天淋巴樣前體（EILPs）特征；C1 亞群表達 Pdcd1（PD-1）、Zbtb16（PLZF）等，為 PD-1?ILCPs；C2 亞群高表達 Klrd1（CD94），后續被證實為雙能 ILC1/3P；C3 亞群表達 Lta、Il22 等，為 ILC3 前體（ILC3P）。
擬時序分析進一步揭示了其發育路徑：EILPs（C4）→PD-1?ILCPs（C1）→CD94?ILC1/3P（C2）→ILC3P（C3），形成連續的分化層級。這一發現不僅明確了胎兒肝臟 ILCPs 的內部結構，還為后續組織特異性分化奠定了基礎。
圖2. 胎兒肝臟先天淋巴細胞祖細胞的異質性和發育軌跡
3. CD94 標記雙能 ILC1-ILC3 前體，位于 ILCPs 下游
scRNA-seq 鑒定的 C2_Klrd1?群體（表達 CD94）引起關注。研究發現，胎兒肝臟中部分 αLPs 表達 CD94，這些 CD94?前體多為 CD160?PD-1?，低表達 Zbtb16，高表達 NKG2A、CD49a 等分子，且轉錄因子調控網絡顯示其表達 Tbx21 和 Rorc，可能與 ILC1 和 ILC3 發育相關。通過 Klrd1 命運圖譜模型和體外培養實驗證實，CD94?前體可生成 ILC1 和 ILC3，但不生成 ILC2 和 cNK 細胞，故將其定義為雙能 ILC1-ILC3 前體（ILC1/3Ps）。常規轉錄組測序和功能實驗進一步表明，ILC1/3Ps 的轉錄譜與 ILCPs 更接近，且由 ILCPs 直接分化而來，是 ILCPs 的下游后代。
圖3. CD94?前體生成 ILC1 和 ILC3
4. 組織微環境引導 ILCPs 向特定先天淋巴細胞亞群分化
對胎兒至成年期組織中先天淋巴細胞祖細胞的分析顯示，ILCPs 數量在胎兒期或新生兒期達峰，成年后極少；ILC1/3Ps 和 ILC2Ps 的比例因組織而異：肝臟以 ILC1/3Ps 為主，成年后 ILC1 占成熟亞群主導；肺中 ILC2Ps 隨發育增加，成年后 ILC2 占優；腸道中兩種前體均持續存在，ILC3 占成熟亞群 60%。這種前體與成熟細胞的比例匹配，暗示組織微環境的定向調控作用。過繼轉移實驗證實，胎兒肝臟 ILCPs 在肝臟中主要分化為 ILC1，在肺中為 ILC2，在腸道中則涵蓋所有亞群；而 ILC1/3Ps 僅能生成 ILC1 和 ILC3，失去 ILC2 潛能。這表明組織微環境決定了 ILCPs 的分化偏好。
圖4. 不同的組織微環境促使 ILCP 生成不同的先天淋巴細胞亞群
5. 多數外周先天淋巴細胞的發育與擴增不依賴骨髓造血
出生后骨髓雖為主要造血器官，但對先天淋巴細胞的貢獻有限。Fgd5 命運圖譜分析顯示，成年后外周組織 ILC1/3Ps、ILC2Ps 及成熟先天淋巴細胞的骨髓來源標記率極低，歸一化后超 80% 的髓外先天淋巴細胞起源于胚胎前體，與骨髓無關。骨髓移植實驗也證實，供體骨髓僅能重建 30% 的 cNK 細胞，對 ILC1、ILC2、ILC3 的重建率僅 2%~6%。
病理狀態下，LCMV 感染、IL-33 誘導的肺炎癥及檸檬酸桿菌感染均會誘導組織內 ILC 前體局部增殖（如肝臟 ILC1/3Ps 增殖率從 10.7% 升至 15.8%），而非依賴骨髓來源的新細胞，進一步證實外周先天淋巴細胞的自主維持特性。
圖5. 外周先天淋巴細胞的發育不依賴骨髓造血干細胞
6. 骨髓造血對髓內 ILC2 發育至關重要
與髓外不同，骨髓中先天淋巴細胞祖細胞以 ILC2Ps 為主（占 97.2%），scRNA-seq 顯示 pre-ILC2Ps 在骨髓中顯著富集。命運圖譜分析表明，骨髓 ILC2Ps 和成熟 ILC2s 的標記率與骨髓 HSCs 一致（超 60%），歸一化后超 80% 的骨髓 ILC2s 由髓內造血生成，而外周 ILC2s 中骨髓來源不足 20%。這表明骨髓造血主要支持髓內 ILC2s 的發育，可能與骨髓脂肪微環境的調控有關。
圖6. 骨髓內 ILC2 和 ILC2 前體主要來源于骨髓造血干細胞
參考文獻：
[1] Wang X, Li J, Rebuffet L, Cheng M, Bao B, Chen Y, Zheng X, Chen Y, Sun H, Sun R, Vivier E, Peng H and Tian Z 2025 Innate lymphoid cells originate from fetal liver-derived tissue-resident progenitors Sci Immunol 10 eadu7962
伯優®組織樣本懸液制備試劑盒
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本產品適用于胃、腎、肺、心臟、肝、腸、甲狀腺、胸腺、食管、鼻組織、皮膚、黏膜、胚胎、淋巴、睪丸、乳腺、卵巢、腫瘤組織等樣本（軟骨、硬骨、脂肪、胰腺、腦組織除外）。