自身免疫性葡萄膜炎（autoimmune uveitis，AU）是导致全球不可逆性视力下降的主要原因，主要累及眼部的色素血管结构[1]。目前糖皮质激素和免疫抑制剂等非特异性治疗是AU的主要治疗方法，但其疗效有限，副作用大[2]。因此，开发更特异、副作用更小的治疗方法具有重要的临床价值。
间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是一种具有免疫抑制特性的多能干细胞[3]。在多种炎症因子刺激下，MSC能够抑制T和B细胞等多种免疫细胞的功能，其免疫抑制特性为其用于自身免疫性疾病的治疗提供了基础[4]。新发现的齿龈组织来源的间充质干细胞（gingiva-derived MSCs，GMSCs）以更低的手术技术要求，提供了更易获取的MSC来源[5]。越来越多的证据表明，GMSCs在控制关节炎、口腔黏膜炎和实验性结肠炎等自身免疫性疾病中的优势[6,7]。然而，在自身免疫性疾病中，间充质干细胞的免疫调节特性和对免疫系统的影响机制仍然知之甚少。因此，认识并阐明GMSC在控制自身免疫性疾病中的作用机制对拓展其临床应用具有重要意义。
该研究构建了GMSC治疗的实验性自身免疫性葡萄膜炎小鼠（experimental autoimmune uveitis, EAU）的淋巴结免疫图谱，在单细胞转录组水平揭示了GMSC对T细胞、B细胞、树突状细胞和单核细胞的免疫抑制作用。GMSCs能够显著调节辅助性T细胞17（T helper 17 cells，Th17）和调节性T细胞（regulatory T cells，Tregs）的比例，并显著影响Th17细胞表型。与GC治疗后的自身免疫性葡萄膜炎小鼠相比，GMSC对淋巴细胞表现出了更加特异性的免疫抑制作用。
在本项研究中，研究者首先运用单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）和流式技术探讨了GMSC治疗对EAU小鼠模型免疫系统的影响，描述了GMSC治疗后EAU小鼠模型淋巴结免疫细胞的细胞比例变化和转录组差异(图1A)。GMSC能够显著降低EAU小鼠模型中T细胞、B细胞、经典树突状细胞和浆细胞样树突状细胞的比例，并增加了巨噬细胞和中性粒细胞的比例(图1B)。进一步的免疫细胞分群则提示GMSC能够减少Th17细胞比例，并增加Treg细胞(图1C)。对于转录组的变化模式，研究者发现GMSC治疗逆转了EAU小鼠模型的的炎症激活和免疫失调特征，表现为炎症因子和TNF信号通路下调(图1D)。此外，GMSC还调节了与Th17细胞功能相关的基因的表达，显示了其在抑制Th17细胞功能中的作用(图1E）。上述结果表明GMSC对EAU小鼠模型淋巴结中的多种免疫细胞，尤其是Th17细胞，具有较强的免疫抑制作用。
图1 GMSC对EAU小鼠模型淋巴结中的多种免疫细胞具有较强的免疫抑制作用。
研究者进一步聚焦于GMSC对Th17细胞的作用。前期研究已经揭示了Th17细胞存在两种不同的表型：（1）产生白介素-10（interleukin-10, IL-10）的CCR6+CCR2+低炎症性Th17细胞和（2）生粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, GM-CSF）的CCR6-CCR2+高炎症性Th17细胞[8]。基于转录组和蛋白质水平的验证，研究者发现GMSC能显著减少CCR6-CCR2+ Th17细胞的比例，并上调CCR6+CCR2+ Th17细胞分泌的抗炎细胞因子IL-10，阐明了GMSC对TH17细胞的作用原理，并揭示了GMSC治疗自身免疫性疾病的潜在机制（图2A, 2B）。
目前，糖皮质激素和免疫抑制剂等非特异性治疗仍然是AU的主要治疗方法。为了全面评估GMSC和GC在治疗自身免疫性疾病中作用机制的差异，研究者进一步对比了GMSC或GC治疗后的EAU小鼠模型淋巴结免疫细胞的转录组特征（图3A）。与GC相比，GMSC在EAU小鼠模型中表现出更特异的免疫抑制作用，以及其独特的Th17表型转换功能（图3B,C）。虽然GMSC和GC均具有类似的抗炎作用，但后者似乎对T和B淋巴细胞的代谢通路产生了广泛影响，这可能是GC具有更强副作用的潜在机制。
图3 GMSC或GC治疗后的EAU小鼠模型淋巴结免疫细胞的转录组特征
本项研究中，研究者揭示了GMSC在实验条件下治疗AU的潜力，并构建了GMSC治疗后的EAU小鼠模型的免疫细胞图谱，首次在单细胞层面展现了EAU小鼠模型在GMSC治疗前后淋巴结免疫细胞转录组的变化，加深了人们对GMSC治疗自身免疫性疾病的免疫抑制功能的理解。基于单细胞流式质谱和scRNA-seq，研究者揭示了免疫细胞的细胞类型比例的改变，细胞类型特异性的转录组变化，以及Th17表型转换在炎症环节中的关键作用。本研究还系统性的比较了GMSC与GC在治疗EAU小鼠模型中的转录组差异，并发现GMSCs具有更特异的免疫抑制特性和其独特的Th17表型转换功能。
