Nat Genet：T细胞或需要健康的线粒体才能有效发挥作用

所有细胞都有自身的发电厂，即线粒体，每个细胞都有超过100个线粒体，且每个线粒体都拥有自身的基因组，这些基因组中包含有负责产生能量的基因，如果这些基因出现错误就会导致细胞发生问题以及疾病的发生。近日，一篇发表在国际杂志Nature Genetics上题为“Single-cell multi-omics of mitochondrial DNA disorders reveals dynamics of purifying selection across human immune cells”的研究报告中，来自德国柏林健康研究所等机构的科学家们通过研究发现，免疫系统中的T细胞对于线粒体发电厂中的遗传干扰尤为敏感。

皮尔森综合症（Pearson syndrome）患者患有贫血，因为其骨髓产生的红细胞太少，然而研究人员怀疑患者机体出现了免疫系统的功能缺陷，但目前并未进行详细研究；这些问题的根源则是线粒体基因组发生了错误。研究者表示，线粒体的基因组中存在很大的缺口（剔除），从而就会导致细胞无法获取足够的能量来执行各种功能。文章中，研究人员专门分析了单一细胞，因此就能仔细检查患者的血液和免疫细胞。

研究者Ludwig解释道，本文的研究结果表明，线粒体基因组的致病性改变并不是在所有细胞中都同样存在的，比如，特定类型的T细胞中的线粒体几乎完全并不会发生突变，这就让人很惊讶。根据研究者的说法，对这一发现的解释就是，当T细胞被激活时，其会依赖于线粒体来提供持续成熟所需的能量，而在防御反应中，T细胞则需要大量增殖，研究者认为，如果没有健康的线粒体，尤其是这些最初的细胞分裂就无法正常发挥作用。

T细胞或需要健康的线粒体才能有效发挥作用。

图片来源：Nature Genetics (2023). DOI:10.1038/s41588-023-01433-8

然而有趣的是，不同类型的T细胞对线粒体基因组的缺陷往往会表现出不同程度的耐受性，病理性的突变则在记忆CD4+ T细胞中常见，但在记忆CD8+ T细胞中却很少见，研究者对此进行的解释就是CD8+ T细胞使用线粒体的方式不同。由于细胞需要完全健康的线粒体，而他们却仅看到了没有突变的记忆性CD8+ T细胞，携带病态线粒体的细胞就会被淘汰或者被消极性地选择，由于这与线粒体疾病患者高度相关，为此研究人员想进一步研究来观察确切理解不同细胞中的线粒体到底有何不同。

研究者表示，我们还不知道碱基编辑技术（base editing technologies）的治疗效果到底如何？甚至不知道未来有一天进行健康线粒体的移植是否能解决线粒体中基因组的改变等问题，而目前他们也在认真考虑这一问题。综上，本文研究中，研究人员报告了个体血液和免疫细胞跨谱系的致病性线粒体DNA的异质性动力学变化，同时阐明了单细胞多组学研究在揭示线粒体遗传学基本特性上的强大力量。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Caleb A Lareau, Sonia M Dubois, Frank A Buquicchio, et al. Single-cell multi-omics of mitochondrial DNA disorders reveals dynamics of purifying selection across human immune cells, Nature Genetics (2023). DOI:10.1038/s41588-023-01433-8