鼻黏膜组织是人体免疫系统的第一道关键防线，通过多重机制的协同作用，在抵御病原体入侵与维持免疫耐受之间维系着精密的动态平衡。过敏性鼻炎中，这种平衡被打破，从而诱发鼻塞、喷嚏、鼻痒及流涕等一系列症状。目前，全球超过5亿人受过敏性鼻炎困扰，其中约30%–40%的患者对现有药物治疗反应欠佳。该病病因复杂，涉及鼻黏膜中多种细胞类型及其交互网络的全景式失调，传统研究手段难以系统解析其底层机制。
近日，山西医科大学-华大未来医学联合研究中心联合基因组多维解析技术全国重点实验室，在国际权威期刊《过敏与临床免疫学杂志》（Journal of Allergy and Clinical Immunology）上发表了一项创新研究。研究团队成功构建了鼻黏膜组织单细胞多组学图谱，揭示了上皮与基质细胞互作失调是过敏性鼻炎的核心致病机制。研究团队还基于该数据开发了AI模型scMARIA，可预测过敏性鼻炎患病风险与临床指标，为个性化治疗提供了全新思路。
文章发表截图
这一成果是“百亿细胞联盟”（10BC）与“中国人群免疫多组学图谱”（CIMA）在过敏性疾病方向的重要落地。作为CIMA计划从健康人群拓展至疾病队列的首批成果之一，本研究不仅为CIMA数据库补充了首个高分辨率鼻黏膜免疫细胞图谱，也为10BC“绘制疾病细胞图谱、构建虚拟细胞模型、解码生命底层规律”的宏伟目标提供了关键数据与AI模型双重支撑。
单细胞多模态联动，全景解析过敏性鼻炎特征
本次研究对25例过敏性鼻炎（AR）及14例非过敏性鼻炎（NAR）患者的鼻黏膜组织进行了单细胞转录组测序，并对其中24例患者的样本补充单细胞表观组测序，累计获得约102.4万个高质量单细胞组学数据。
分析发现，两组患者的基底细胞、成纤维细胞亚型，在基因表达和染色质开放调控层面存在显著差异，提示在鼻炎发病后，两类细胞在转录与表观调控层面出现了明显异常。
项目设计与入组样本信息
定位关键细胞亚群：寻找过敏性鼻炎的病根
研究发现，过敏性鼻炎的致病机制不仅涉及免疫异常，还源于上皮细胞与基质细胞的失调。
Club细胞是鼻腔上皮屏障的一种重要细胞。在健康状态下，Club细胞数量稳定，分化顺畅，负责不断补充受损的上皮屏障。研究发现，过敏性鼻炎患者鼻腔中Club细胞数量减少且分化受阻，这些未成熟细胞转而释放促炎及促组织重塑因子，其异常程度与症状严重度相关。
而基质细胞则负责支撑鼻腔组织结构，调控局部炎症反应。研究发现，活化周细胞和CXCL2+成纤维细胞两类基质细胞亚群的比例虽然下降了，却高表达POSTN、FADS1等促炎重塑基因，可能加剧上皮损伤与组织重构。两者共同构成促炎微环境，推动疾病进展。
上皮及基质细胞亚群及功能组间差异比较
细胞间信号交流是维持鼻腔稳态的关键。通过细胞通讯分析，研究团队发现过敏性鼻炎患者鼻腔内的上皮细胞与基质细胞之间的细胞对话异常活跃，涉及与炎症和组织重塑相关的通路，形成了一个“损伤-炎症-更严重损伤”的恶性循环。
细胞通讯组间差异比较
从单细胞图谱到AI模型，助力精准预测
百亿细胞联盟的重要使命之一，是全球科研团队共建共享，共同推动细胞AI大模型与虚拟细胞系统研发，实现从数据到诊疗的系统性跃迁。本研究开发的深度学习模型scMARIA，正是这一理念在过敏性疾病领域的具体实践。
该模型整合单细胞转录组与表观组数据，可在单细胞水平判别过敏性鼻炎患病状态，并量化预测多种临床指标；同时，能识别不同细胞亚型中疾病特异的增强子-启动子互作，例如成纤维细胞与分泌细胞中SOCS3和TNFAIP3基因在两组患者中呈现迥异的表观模式，揭示气道屏障存在细胞亚群特异性的表观组特征，为精准靶向气道屏障细胞的表观调控干预策略提供了理论依据。
scMARIA流程及预测效果
基因组多维解析技术全国重点实验室殷建华副研究员表示，“这一成果为过敏性鼻炎的治疗开辟了全新视野。未来，我们或许可以开发出修复上皮-基质通讯异常、而非仅仅抑制免疫反应的疗法，从而改善甚至逆转鼻炎病变进程。”
本研究的发布是CIMA计划从健康人群参考图谱向重大疾病队列拓展的开端，并为10BC虚拟细胞模型与AI诊疗提供了高质量数据资源。随着两项计划的深度推进，基于中国人群的免疫多组学精准医学研究正加速成形，为过敏及自身免疫性疾病的精准分型、靶点发现与个体化干预提供系统化支撑。
山医-华大未来医学联合研究中心客座教授、基因组多维解析技术全国重点实验室殷建华副研究员、刘传宇研究员，山西医科大学第二医院薛金梅教授、山西医科大学基础医学院陆利教授为该论文共同通讯作者。基因组多维解析技术全国重点实验室刘忠振博士、山西医科大学与华大生命科学研究院联合培养研究生武毅莎博士、韩世锴硕士，中国科学院大学与华大生命科学研究院联合培养博士研究生陆天宇，山西医科大学第二医院董瑞医生为该论文共同第一作者。该研究获得山西省高等教育“百亿工程”科技引导专项和国家重点研发计划等项目资助。