2025年12月3日，西湖大学医学院Ng Lai Guan教授与西班牙马德里卡洛斯三世大学Iván Ballesteros教授以及耶鲁大学Andrés Hidalgo教授合作，在国际顶级学术期刊Nature上在线发表了题为 Architecture of the neutrophil compartment 的研究论文。

图1 论文截图

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09807-0

中性粒细胞作为先天免疫的核心效应细胞，在抗感染与维持组织稳态中发挥关键作用，其功能失调与感染、癌症等多种疾病密切相关。人体骨髓每日产生数十亿计的中性粒细胞，它们经终末分化后进入循环，广泛浸润各组织。尽管近年研究发现中性粒细胞具有高度的异质性和复杂的转录表型谱，但其生理与病理功能仍未阐明。这种认知缺口严重限制了我们理解其在疾病中的作用，并阻碍了相关的临床转化。

为系统解答上述问题，本研究对47种解剖、生理及病理状态的中性粒细胞进行了单细胞转录组分析，构建了全局转录图谱—NeuMap（中性粒细胞全图谱）。该图谱整合了多组学与计算生物学手段，揭示了中性粒细胞的状态转换轨迹、命运决定机制及其关键调控因子，并展现出基于血液样本推断机体生理病理状态的潜在诊断价值。

NeuMap整合并扩展了现有模型，揭示中性粒细胞整体呈现为数量有限但功能明确的“枢纽”结构。这些枢纽在细胞成熟过程中依次出现，随后分化出若干主要分支状态，包括：1.干扰素应答状态；2.免疫抑制状态；3.在健康血液循环中占主导的“功能沉默”状态。(图2)通过计算建模和时间序列分析，确定了连接这些枢纽的典型发育轨迹，并发现在健康、炎症和癌症状态下，其动态变化和路径选择存在差异。研究证实，TGFβ、IFNβ和GM-CSF是驱动中性粒细胞沿不同轨迹分化的关键因子。将染色质可及性数据映射到NeuMap上进一步揭示，转录因子JunB 主导其促血管生成和免疫抑制状态，并能促进组织血管再生。NeuMap的基本架构在不同性别、环境和遗传背景下，乃至在人类样本中，都显示出保守性。最后，证明了利用NeuMap能够分析血液中的中性粒细胞，来推断宿主的病理生理状态。

图2 小鼠中性粒细胞群的整合转录与功能图谱

总结

NeuMap的整合性特质应能提供一个强大的工具，用以揭示中性粒细胞的新特性—包括其多样性的来源与广度、动态变化规律以及诊断潜力。本研究突显了这一免疫群体的整体本质，并暗示该群体的整体特性并非其单个组分特性的简单加和。这一重大发现将深刻影响我们理解中性粒细胞的进化“逻辑”，并重新界定其在机体稳态维持与疾病发生发展中的关键作用。

耶鲁大学Daniela Cerezo-Wallis与Andrea Rubio-Ponce为本文第一作者，西湖大学医学院Ng Lai Guan教授与西班牙马德里卡洛斯三世大学Iván Ballesteros教授以及耶鲁大学Andrés Hidalgo教授为本文共同最后通讯作者。

Ng Lai Guan教授课题组长期致力于中性粒细胞功能多样性及其在疾病中的作用研究，在髓系细胞学领域取得了一系列重要成果，相关研究多次发表于Science，Immunity，Science Immunology，Journal of Experimental Medicine，Science Advances，Advanced Materials 和 Nature Protocols 等国际顶级期刊发表突破性研究。课题组在技术创新方面表现突出，开发并优化了活体多光子成像和器官3D整体成像等先进技术。凭借卓越贡献，Ng Lai Guan教授于2020-2025年连续六年入选“全球高被引学者”。其研究为免疫调控机制解析及新型治疗策略开发提供了重要依据。