衰老只是皮肤松弛、器官功能下降吗？其实免疫系统也会同步 “老化”。
随着年龄增长，人体对感染和疫苗的应答能力逐渐减弱，慢性低度炎症水平升高，这一过程被称为免疫衰老。它是多种老年疾病的“幕后推手”，也是理解健康老龄化和精准医学的重要切入点。
过去，研究者们主要依靠传统单细胞RNA测序观察免疫细胞组成和基因表达变化。但这种短读长测序只告诉我们“一个基因表达了多少”，却难以完整解析同一基因的不同“加工版本”。事实上，基因在表达过程中会经历复杂的剪接和修饰，这些转录本结构信息的细微变化，都可能直接影响mRNA稳定性、翻译效率和免疫细胞功能。因此，要真正理解免疫衰老，仅看基因表达量远远不够。
为了突破这一技术瓶颈，近日，华大生命科学研究院牵头建设的基因组多维解析技术全国重点实验室在《科学中国：生命科学》（SCIENCE CHINA Life Sciences）发表最新研究成果。研究团队结合DNBelab C系列单细胞技术体系与CycloneSEQ长读长测序平台，构建了人类免疫衰老单细胞多组学图谱，从基因表达、全长转录本、基因调控序列、免疫受体库四大维度，完整还原免疫衰老全过程。
SCIENCE CHINA Life Sciences 官网截图
让“细胞身份”与“转录本版本”精准对应
本研究核心优势在于单细胞DNBelab C系列单细胞技术与CycloneSEQ长读长测序能力的结合。二者通过共享细胞条形码帮助研究团队实现多维度联动分析，使得同一个细胞既能被注释细胞类型和免疫受体克隆，还能被精准追踪其“转录本版本”。这种技术组合将免疫衰老研究从“细胞比例变化”，推进到“转录本版本变化”和“克隆结构变化”的综合理解层面。
研究系统解析了30-40岁与60-70岁人群外周免疫细胞的动态变化，共获得约10.4万个高质量单细胞，识别出30种外周免疫细胞亚群，并检测到78,401个转录本异构体，其中有17,466个为全新转录本，包括由已知剪接位点重新组合形成的新异构体，以及此前未注释剪接位点的新转录本。这说明，在免疫细胞中仍然存在大量传统短读长方法难以充分捕捉的转录本信息。
基于这些数据对比，研究团队发现免疫衰老过程中存在广泛的差异转录本使用事件，共涉及3,944个差异使用转录本和2,617个基因。更关键的是，许多发生转录本变化的基因，在常规基因表达差异分析中往往会被“漏掉”。这有力地证明了长读长单细胞测序的价值不仅在于“读得更长”，更在于它能够揭示传统分析方法遗漏的重要调控层，为解析免疫衰老的底层机制提供了全新视角。
项目设计与单细胞多组学数据展示
锁定衰老细胞，发现基因“版本切换”新机制
研究显示，随着年龄增长，人体免疫系统会悄悄“变老”，最明显的是外周免疫细胞组成发生变化。例如，在60–70岁人群中，负责抵抗病原体威胁的CD8⁺ Naive T细胞比例下降，而负责维持免疫平衡的CD4⁺调节性T细胞比例却升高。这说明，免疫系统的“战斗力”在下降，同时它的“管控模式”也在改变。
研究团队通过长读长单细胞转录组分析发现，老年人体内存在一群特殊的“衰老细胞”（CD4⁺效应记忆T细胞亚群）。这群细胞不仅带有明显的衰老印记，还会大量表达截短型HSPA5基因转录本。
正常的HSPA5基因参与内质网应激和蛋白折叠过程，负责指导细胞如何“抗压和修复”，维持活力；但截短型HSPA5基因转录本的出现，导致细胞在应对压力和维持自身功能时频频出错，从而加速细胞衰老。
这说明，免疫衰老并不只是基因表达量发生变化，还可能涉及关键基因在转录本层面的“版本切换”。而CycloneSEQ长读长单细胞测序技术，正是帮助识别这类变化的关键利器，使研究者能够在单细胞分辨率下同时追踪细胞状态与转录本结构，看清衰老的真面目。
长读长解析衰老相关的细胞亚群
从转录本结构到免疫受体库，理解免疫衰老的多层变化
除了会出现不同的“转录本版本”，研究团队还发现衰老在另外两个维度的深刻变化。
首先，衰老会改变基因调控序列3'UTR的长度。相比年轻组，老年组多种免疫细胞基因转录本末端的3′UTR区域更长。这条“调控尾巴”可不是摆设，直接关系到mRNA稳定性、miRNA调控和翻译效率。这意味着免疫衰老还会重塑转录后的调控层面。
衰老相关的3′UTR长度变化
其次，研究团队结合单细胞TCR/BCR测序分析免疫受体库变化。结果显示，老年组中扩增的TCR克隆主要集中在毒性T细胞相关亚群中。随着年龄增长，T细胞受体多样性明显降低，而CDR3（互补决定区3）的长度也发生改变。这些变化也是老年人免疫适应性下降、慢性炎症增强等现象的重要根源。
不同细胞类型中免疫受体库随衰老的动态变化
本研究建立了一个整合基因表达、全长转录本和免疫受体库信息的人类免疫衰老单细胞多组学图谱。这不仅为理解免疫衰老提供了更精细的分子视角，也为后续研究慢性炎症、疫苗应答下降、感染易感性和老年相关疾病机制提供了重要资源。论文通讯作者、基因组多维解析技术全国重点实验室刘传宇研究员表示：“本次研究为中国人群免疫多组学研究CIMA-II的初步探索，后续将应用于自身免疫性疾病、心血管疾病等多个疾病场景，搭建的高质量数据集也将成为虚拟免疫细胞构建的核心基座。”
未来，随着华大单细胞技术、CycloneSEQ长读长测序和多组学分析流程进一步完善，其有望在免疫学、衰老研究、疾病机制解析和潜在干预靶点发现中发挥更大作用。
基因组多维解析技术全国重点实验室刘传宇研究员为该论文通讯作者。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郑宇辉、基因组多维解析技术全国重点实验室博士后任泽慧、兰州大学联合培养硕士研究生杨亚非、华中科技大学联合培养博士研究生刘文腾、中国科学院大学联合培养硕士研究生李富鹏为该论文的共同第一作者。该研究获得国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金、广东省高水平科技期刊建设项目以及深圳市单细胞组学重点实验室等项目资助。