研究背景

确定组织内细胞的空间位置对于理解驻留细胞与炎症细胞之间的相互作用至关重要，这是揭示疾病驱动机制的关键因素。尽管靶向2型炎症的单克隆抗体在哮喘治疗上取得了一定进展，但仍有许多患者对治疗无反应。因此，深入研究浸润性炎症细胞与构成支气管壁的驻留结构细胞之间的相互作用显得尤为重要。传统研究往往缺乏必要的空间分辨率，而本研究则利用单细胞空间转录组学技术，以揭示健康和哮喘状态下气道壁的细致景观，并识别促炎细胞生态系统及其相互作用。

研究设计

本研究通过分析8例健康供体和20例轻至重度哮喘患者（均接受吸入糖皮质激素或生物制剂治疗）的支气管内活检标本，应用了尊龙凯时的Xenium（339基因Panel）和GeoMx（全转录组）单细胞空间转录组学平台。结果显示，健康和哮喘样本中均存在促炎细胞生态系统，这些系统主要集中于上皮-上皮下区和黏膜腺区，表现为高水平的趋化因子和警报素表达，并富含基底细胞、杯状细胞和内皮细胞。机制上，内皮细胞表现出高水平的非典型趋化因子受体ACKR1的表达，提示其通过滞留趋化因子调控免疫细胞的迁移。此外，肥大细胞在血管周围密集分布，可能通过分泌AREG参与上皮-基质作用，从而影响组织修复。

研究发现

尽管哮喘患者接受了抗炎治疗，整体趋化因子和警报素的表达明显下调，但其气道黏膜仍展现出独特的重塑程序。研究发现，基底细胞、内皮细胞与杯状细胞在上皮区域形成了更为紧密的聚集，且成纤维细胞和肥大细胞的浸润也明显增加。同时，黏膜腺区出现了重构现象，表现为杯状细胞MUC5B表达升高和LTF高表达的新的浆液细胞亚群，提示治疗未能完全逆转组织重塑。

药物干预实验

在药物干预实验中，Imatinib（酪氨酸激酶抑制剂）显著抑制了多数警报素和趋化因子的表达，减少了肥大细胞特征（如CPA3和KIT减少）和内皮细胞的促炎能力（IL33和ACKR1表达显著下降），从而减少了细胞聚集并恢复了细胞的正常空间排列。研究结合Drug2Cell工具与ChEMBL数据库分析了药物与靶点的空间互作模式，发现某些药物（如itisotumabvedotin和caplacizumab）在特定细胞类型中具有较高的靶点表达，这为未来的个性化治疗提供了潜在靶点。

研究意义

本研究通过单细胞空间转录组学技术首次绘制了人类气道壁在健康与哮喘状态下的高分辨率空间图谱，揭示了由基底细胞、内皮细胞和肥大细胞构成的促炎细胞生态系统及其在哮喘中的重塑机制。研究进一步证实了空间位置对细胞功能表型的决定性作用，并发现哮喘中炎症枢纽的不正常聚集与药物抵抗密切相关。通过Imatinib治疗试验验证了靶向干预能够重塑细胞空间结构与炎症微环境。此外，结合Drug2Cell工具的空间药物-靶点分析，为精准定位治疗靶点（如ACKR1、肥大细胞蛋白酶）和个性化用药提供了一全新范式，对理解慢性呼吸道疾病的病理机制及开发针对性疗法具有重要意义。

总结

本研究主要集中在重度难治性哮喘患者，样本来源可能存在人群差异（如地域、治疗史），这可能限制了对所有哮喘亚型病理机制及治疗反应多样性的全面理解。此外，部分细胞（如嗜酸性粒细胞）mRNA转录本文的丰度较低，加之现有细胞分割技术的限制，可能遗漏了某些关键免疫细胞在哮喘中的作用。未来的研究需要扩大样本量，结合多种技术手段，以更全面解析气道壁的细胞生态系统，同时进一步探索其他气道区域（如平滑肌层）的细胞生态系统及其在哮喘中的作用。