中性粒细胞作为机体先天免疫系统中最重要的效应细胞之一可在感染、炎症和组织损伤后迅速募集至病灶部位参与病原清除、炎症调控和组织修复。然而中性粒细胞并非单一均质群体其成熟状态、组织分布和功能表型均具有明显异质性。长期以来研究者多依赖Ly6G, CD11b或CXCR2等经典表面分子识别中性粒细胞及其成熟状态然而这些标志物在不同的发育阶段、组织环境和炎症应激条件下存在表达重叠或缺乏稳定性难以实现对成熟中性粒细胞的精准标记及稳定追踪。针对这一技术瓶颈西湖大学Lai Guan Ng团队联合上海交通大学医学院附属仁济医院神经外科万杰清团队在hLife发表了题为“Genetic tool for specific tracking of mature neutrophils” 的研究论文图1。该研究构建并系统验证了一种CD101-tdTomato基因报告小鼠模型将成熟中性粒细胞表面标志物CD101与tdTomato荧光报告信号相结合实现了对成熟中性粒细胞的高特异性、高效率标记。更重要的是研究不仅验证了该模型在稳态组织中的标记准确性还进一步证明CD101-tdTomato系统在炎症感染和急性粒细胞生成等应激环境下仍能稳定反映成熟中性粒细胞群体变化为中性粒细胞异质性、组织定位和动态功能研究提供了新的遗传学工具。图1 论文标题及作者信息首先团队根据前期研究以表面分子CD101作为成熟中性粒细胞的切入点构建了CD101-tdTomato报告小鼠模型。研究团队首先在骨髓、外周血和脾脏中比较野生型、杂合子及纯合CD101-tdTomato小鼠的CD101表达和tdTomato信号。结果显示基因敲入并未改变内源性CD101表达在纯合小鼠中tdTomato信号与CD101阳性成熟中性粒细胞高度一致并主要表达在Ly6G阳性中性粒细胞群体提示该模型在稳态条件下具有良好的标记特异性和标记效率图2。图2 CD101-tdTomato小鼠的构建及稳态下在外周器官中的成熟中性粒细胞的标记效率为进一步验证tdTomato信号是否真实反映中性粒细胞成熟状态研究团队对分选后的细胞进行Wright-Giemsa染色。结果显示CD101⁺和 tdTomato⁺中性粒细胞均呈现成熟中性粒细胞典型的多分叶细胞核及较大的细胞直径相反CD101-和tdTomato-细胞则表现出未成熟中性粒细胞特征。该结果从形态学层面支持CD101-tdTomato对成熟中性粒细胞的准确识别图3。图3 CD101⁺和tdTomato⁺中性粒细胞均呈现典型成熟中性粒细胞形态研究团队进一步评估该遗传报告系统是否改变中性粒细胞的生理功能。结果显示以CD101或tdTomato标记所区分的成熟与未成熟中性粒细胞在存活、凋亡及死亡动态方面具有一致趋势同时CD101-tdTomato小鼠中性粒细胞的反应性氧化物reactive oxygen species, ROS产生能力与野生型小鼠相当CD101⁺与 tdTomato⁺成熟中性粒细胞也表现出相近的细胞迁移能力。上述结果表明CD101-tdTomato 系统能够标记成熟中性粒细胞而不显著干扰其关键功能特征图4。图4 CD101⁺和tdTomato⁺中性粒细胞均具备成熟中性粒细胞典型功能特性并能与未成熟亚群区分开为检验CD101作为成熟中性粒细胞标志物在病理条件下的可靠性研究团队分别采用细菌感染lipopolysaccharide, LPS病毒感染influenza virus以及G-CSF诱导的急性粒细胞生成模型进行验证结果显示在不同应激条件下CD101与tdTomato信号变化保持同步tdTomato对 CD101⁺成熟中性粒细胞的标记效率仍维持稳定。特别是在LPS处理后CD101⁺细胞比例下降并非源于CD101蛋白脱落或降解而是反映成熟中性粒细胞群体本身的动态变化。该结果进一步证明CD101是应激状态下识别成熟中性粒细胞的稳定标志物图5。图5 tdTomato对CD101⁺成熟中性粒细胞的标记效率在炎症状态下仍维持稳定为拓展该模型在复杂髓系细胞环境中的应用研究团队将CD101-tdTomato小鼠与Lysozyme-GFP小鼠杂交建立双荧光报告系统。结果显示tdTomato⁺GFP⁺可清晰的将成熟中性粒细胞从其它未成熟中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞等髓系细胞区分开来。该双报告系统为在复杂组织微环境中区分成熟中性粒细胞与其他髓系细胞提供了更高分辨率的研究平台图6。图6 双报告系统可以从其它髓系细胞中精准识别成熟中性粒细胞综上所述该研究构建并验证了CD101-tdTomato成熟中性粒细胞报告小鼠模型证明其在稳态及多种应激条件下均具有较高的标记特异性、稳定性。该工具不仅有助于更精准地界定成熟中性粒细胞也为后续开展活体成像、空间转录组学、谱系追踪及复杂炎症微环境中中性粒细胞异质性研究提供了有力的技术手段。作者简介曹佳雨 住院医师、副研究员第一作者机构上海交通大学医学院附属仁济医院神经外科研究方向中性粒细胞异质性、缺血性脑卒中的外周免疫调节万杰清主任医师通信作者机构上海交通大学医学院附属仁济医院神经外科研究方向天然免疫调控、缺血性脑卒中后神经功能修复Lai Guan Ng 资深研究员通信作者机构西湖大学研究方向髓系细胞稳态、发育与重塑引用格式Cao J, Yaw HP, Yi S, et al. Genetic tool for specific tracking of mature neutrophils. hLife 2026. https://doi.org/10.1016/j.hlife.2026.05.007.
