免疫系统的起源--中国数字科技馆
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免疫系统的起源

免疫系统的起源(科学播报) 0:00/0:00
最新发布时间: 2020-04-01
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图源:pixabay

  胸腺,人体内位于胸骨上端,左右两肺叶之间,由两叶不对称的淡红色或略带黄色的薄片样组织构成。以前,人们把胸腺和阑尾一样看待,认为是一个演化过程中的痕迹器官,不怎么有用。然而,随着近半世纪以来免疫学的进展,人们发现,部分骨髓免疫细胞,例如T细胞就在此成熟,是重要的免疫器官。

  T细胞是对抗感染和疾病的关键白细胞。这些T细胞在离开胸腺后,进入血液和身体的其他部位进一步成熟。T细胞寻找并消灭入侵的细菌和病毒,还能识别癌细胞并杀死它们。

  胸腺与其他器官很不一样。因为它在儿童时期最大,最活跃,并在青春期后萎缩。胸腺被称为“生命的心脏起搏器”,到35岁时几乎消失了。了解胸腺如何发育,衰退,可以揭示衰老以及免疫系统在生命中的变化。

人体免疫器官 图源:Wikipedia

  了解人类胸腺的细胞图谱,就有可能了解治疗癌症和自身免疫性疾病的新疗法。

  来自英国纽卡斯尔大学和比利时根特大学韦康桑格研究所的研究人员绘制了胸腺组织的全寿命图谱,以了解胸腺组织是如何发育和产生重要的免疫细胞T细胞的。在未来,这些信息可以帮助研究人员制造人工胸腺和改良治疗性T细胞。

  这项研究发表在2月的《科学》杂志上,人类胸腺图谱揭示了新的细胞类型,并识别出了告诉未成熟免疫细胞如何发育成T细胞的信号。该图谱还可以帮助科学家了解影响T细胞发育的疾病,如严重联合免疫缺陷症(SCID),并加入到正在创建整个人体谷歌图谱的人类细胞图谱计划中。

  胸腺发育中的问题会导致T细胞产生缺陷。这可能导致严重的免疫缺陷,比如容易感染。还有可能影响T细胞调节,导致自身免疫性疾病,如I型糖尿病。虽然成熟的T细胞已经得到了很好的研究,但是人类胸腺和T细胞的发育还没有被完全了解。

  

  胸腺(图左上角)与人体发育 图源:文献[1]

  研究人员利用单细胞技术,从发育中的胸腺、儿童和成人的胸腺组织中分离并分析了大约20万个细胞。他们观察每个细胞中的哪些基因活跃,识别细胞,发现新的细胞类型,并使用这些基因作为标记,将每个细胞映射到胸腺中的确切位置。

  研究发现,免疫细胞之间及其发育的微环境以协调的方式发生发育。在整个人类一生中以及跨物种的胸腺的单细胞转录组谱,提供了天然组织微环境中T细胞发育的高分辨率普查。人类和小鼠胸腺之间的系统比较突出了人类特异性细胞状态和基因表达特征。用于T细胞发育的胸腺小生境的详细细胞网络,将有助于建立体外类器官培养模型。

  用这个胸腺细胞图谱,我们正在瓦解发展中胸腺细胞信号,并揭示基因需要开启早期免疫前体细胞转化为特定的T细胞。

人体T细胞发育,图源:文献[1]

  目前,治疗性T细胞目前被用于临床治疗B细胞淋巴瘤和白血病癌症,但这些治疗的一个主要缺点是产生了T细胞的亚型。

  在未来,这个图谱可以作为一个参考地图,用来设计体外的T细胞,这些T细胞具有正确的特性来攻击和杀死特定的癌症——为肿瘤创造量身定制的治疗方法。

  这张胸腺图是绘制人体细胞图谱任务的重要组成部分。它帮助我们了解体内的发育途径,以及与年龄相关的免疫系统衰退。这在细胞工程中有应用,包括为再生医学创造人工胸腺的可能性。这一公开的资源将使全世界的研究人员了解免疫系统如何发展来保护我们的身体。”

  

原创稿件

制作 杨枭 中国科学院大学

审校 魏潇 中山大学神经科学博士/中国科学院心理学研究所 博士后研究员

 

参考文献:

[1] https://science.sciencemag.org/content/367/6480/eaay3224

  


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