人类免疫系统是一个高度复杂且维持动态平衡的细胞网络，其个体间差异主要由遗传背景、环境暴露及衰老过程共同驱动。阐明驱动人类免疫多样性的遗传与非遗传调控机制，对于理解免疫介导性疾病的易感性具有重要意义。
北京时间2026年1月9日，基因组多维解析技术全国重点实验室联合上海交通大学医学院附属瑞金医院、山西医科大学等多家机构，在《科学》杂志（Science）发布外周血免疫多组学图谱CIMA。
研究团队通过对超过一千万个外周血免疫细胞进行多组学联合分析，系统解析了外周血免疫细胞的功能特征，阐明了免疫表型及相关疾病的细胞特异性调控机制。该研究为理解人群免疫多样性、解析免疫介导疾病的遗传基础提供了关键性的参考框架与数据资源，将持续推动免疫相关疾病的基础研究与临床转化。
图1. Science官网截图
论文链接：www.science.org/doi/10.1126/science.adt3130
在数据构建层面，研究团队整合了超过1,000万个外周血免疫细胞的单细胞转录组与表观组数据，以及血浆脂质组、代谢组的多组学数据。通过细胞聚类与免疫细胞功能基因分析，共鉴定出73种免疫细胞类型。该数据集完整呈现了各细胞亚群的分布特征及其差异表达基因谱，为深入解析人体外周血免疫细胞的功能状态与调控机制提供了高分辨率图谱。
图2. CIMA免疫细胞亚群
在疾病关联层面，为深入解析遗传变异影响免疫性状的调控机制，本研究采用基于统计摘要数据的孟德尔随机化方法（SMR），整合154种性状的GWAS数据，包括血浆脂质组、代谢组、血浆炎症蛋白及免疫相关疾病进行多效性关联分析，在68种免疫细胞类型中共识别出1196个显著的SMR多效性关联。
值得关注的是，73.2%的关联仅存在于单一细胞类型。以rs34415530位点为例，该变异通过特异性调控CD4 Treg-FOXP3细胞中IKZF4表达，同时影响血浆IL-12B蛋白水平与哮喘易感性，揭示了遗传变异通过细胞特异性方式调控系统性免疫反应与疾病风险的路径，为理解免疫相关疾病的发病机制提供了重要线索。
图3. 遗传变异影响哮喘风险模式图
为拓展人工智能在免疫多组学研究中的应用，研究团队基于CIMA数据开发了CIMA细胞语言模型。该模型整合染色质序列与单细胞基因表达数据，能够通过捕捉序列与表达模式间的相互作用关系，实现对染色质可及性的精准预测。该模型还成功预测了多个疾病相关非编码变异对染色质可及性的影响效应，为系统性解析非编码基因组提供了新技术平台。
图4. CIMA细胞语言模型
综上所述，本研究通过构建外周血免疫多组学图谱CIMA，系统解析了免疫系统的细胞类型特异性调控架构。研究不仅绘制了包含73种免疫细胞类型的高分辨率图谱，还揭示了从遗传变异到染色质状态、基因表达乃至临床表型的完整调控路径。该资源为精准理解免疫多样性、探索免疫相关疾病的发病机制提供了关键理论基础，并将有力推动精准免疫学的发展与靶向治疗策略的研发。
图5. 研究摘要
基因组多维解析技术全国重点实验室刘传宇研究员、金鑫研究员、刘龙奇研究员、徐讯研究员和上海交通大学医学院附属瑞金医院曹亚南研究员为论文共同通讯作者；基因组多维解析技术全国重点实验室殷建华副研究员，中国科学院大学博士研究生郑宇辉、黄琢理、周雯雯，基因组多维解析技术全国重点实验室袁月博士、蔡鹏飞博士和白勇副研究员为该论文共同第一作者。
刘传宇（Chuanyu Liu），博士，基因组多维解析技术全国重点实验室研究员，深圳市数字化细胞病理概念验证中心主任。聚焦单细胞测序技术开发与应用，以通讯或第一作者（含共同）在Science（2025, 2026）、Nature（2022a, 2022b）、Genome Biology（2025a, 2025b）、Nat. Commun.（2019a, 2019b）等期刊发表多篇论文。主持国家重点研发计划课题、广东省自然科学基金等项目，兼任GigaScience杂志青年编委。
金鑫（Xin Jin），博士，深圳华大生命科学研究院副院长、群体基因组学首席科学家，华南理工大学研究员。曾获评广东省自然科学杰出青年基金，广东省特支计划科技创新青年拔尖人才，深圳市国家级领军人才。主要研究方向为基因组大模型、液体活检、复杂疾病与表型的遗传机制等。发表第一及通讯作者论文60余篇，其中Cell、Nature、Science主刊4篇。主持多项国家自然科学基金、国家重点研发计划及省部级项目。曾获全国妇幼健康科技奖二等奖，广东省科技进步一等奖。
刘龙奇（Longqi Liu），博士，研究员，华大研究院执行院长，中国科学院大学博士生导师，基因组多维解析技术全国重点实验室副主任，浙江省脑细胞图谱重点实验室主任。主要研究方向为高通量细胞和空间分辨率多组学新技术，并基于细胞多组学大数据解析细胞命运调控。在Science, Cell和Nature等期刊发表科研成果100余篇。
徐讯（Xun Xu），博士，华大集团首席研究员，基因组多维解析技术全国重点实验室主任，中国科学院大学博士生导师，入选国家“万人计划”科技创新领军人才。以第一作者在Cell等影响因子30分以上期刊发文7篇，以通讯作者在Nature、Cell、Science主刊发文13篇，近五年他引超8万次，10次入选科睿唯安“全球高被引科学家”。发明专利授权113件，其中国际专利37件。获得“广东省科学技术奖”一等奖、“深圳市科学技术奖”一等奖，谈家桢生命科学产业化奖、杰出工程师青年奖等。入选百千万人才工程“有突出贡献中青年专家”，享受国务院特殊津贴。
曹亚南（Yanan Cao），医学博士，上海交通大学医学院附属瑞金医院研究员，博士生导师，瑞金医院长三角健康研究院院长，上海瑞金医院无锡分院副院长。从事内分泌代谢病的临床和基础研究，基于功能基因组学和多组学技术，开展转化研究探索分子机制和治疗靶点，实施中国代谢解析计划（ChinaMAP）。代表性成果在Science, Nature Metabolism, Cell Research等杂志发表。获国家优青和万人计划青年拔尖人才，上海市东方英才领军，科委"启明星"和上海市教委"曙光"；获国家科技进步奖二等奖（第3），上海市科技进步一等奖（第2），上海市卫生系统银蛇奖二等奖。
来源|ScienceAAAS
