Nature：在胸腺中发现一类新的细胞

众所周知，一种称为“微皱褶细胞（microfold cell, M细胞）”的特化细胞主要存在于肠上皮中。在一项新的研究中，以色列魏茨曼科学研究所的研究人员在胸腺中发现了类似的细胞，其中胸腺位于心脏上方，制造在免疫系统中发挥重要作用并保护身体免受感染的淋巴细胞。相关研究结果于2023年9月6日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Thymic mimetic cells function beyond self-tolerance”。论文通讯作者为魏茨曼科学研究所的Jakub Abramson博士和Yael Goldfarb博士。

由于这一令人吃惊的发型，他们向美国加州大学河滨分校的David Lo教授和他的研究生Diana Del Castillo教授请教了关于微皱褶细胞的专业知识。Lo和Del Castillo证实这些在胸腺中新发现的细胞就M细胞一样。M细胞就像守门员一样，是肠道和肺部等器官中免疫系统特异性的抗原递送细胞。它们在身体免疫系统的发育过程中发挥着关键作用。

Abramson博士和Goldfarb博士在与Lo取得联系之前就在小鼠中开始了对胸腺上皮的研究。Lo的研究课题包含了解解肠道和呼吸道中的M细胞如何构建人类的免疫系统。

Lo说，“几年来我一直在研究这些细胞，所以当以色列的研究人员联系我时，我很感兴趣。我了解到他们一直在研究胸腺中基质细胞---构成某些类型结缔组织的细胞---的细胞结构，并利用一种新的先进方法，发现了一种与我们在肠道和气道中观察到的 M 细胞非常相似的细胞群体。在我自己的研究中，我从未想过要在胸腺中寻找 M 细胞。”

对于Abramson博士和Goldfarb博士及其研究团队来说，幸运的是，Del Castillo在Lo的指导下，一直在实验室里研究小鼠的粘膜组织，并且能够回答几个问题，比如这些新发现的细胞在胸腺中的什么位置，它们在那里做什么。

Del Castillo，“这些特殊的M细胞局限于胸腺的特定区域，与不同的细胞类型和功能有着独特的联系。这些细胞已经引发的问题包括，它们与身体其他部位的M细胞有多相似，它们被发现的地方有什么不同。”

Lo解释说，多年来胸腺一直是免疫学家感兴趣的组织，因为免疫系统的大部分发育都以胸腺为中心并依赖于胸腺。他说，“这仍然是一个持续吸引人们兴趣的深层谜题。胸腺提供了免疫系统如何启动的线索。这个复杂的器官有许多不同的基质细胞类型和相互作用，负责产生保护我们免受感染的淋巴细胞。”

根据 Lo 的说法，这些新发现的 M 细胞与肠道和呼吸道中的 M 细胞极为相似。他说，“但胸腺M细胞的发育起源不同，这本身就是一个有趣的谜题。在发育之后，它们看起来非常像我们一直在研究的肠道中的M细胞。我们知道，M 细胞会捕捉进入呼吸道的病毒和病菌，并将它们交给免疫系统，然后免疫系统会对传染性病原体做出反应。M细胞在胸腺中的分布和功能是否与此相同？这正是我们想知道的。”

单细胞ATAC-seq揭示了模拟TEC亚群中转录因子活性与实质类似物的相关性。图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06512-8。

Del Castillo利用基因工程小鼠来解决Abramson博士和Goldfarb博士及其研究团队提出的问题。她说，“我们发现这些新的细胞散布在胸腺的髓质区。这对胸腺的作用和区室化具有有趣的意义，比如这些细胞可能如何在这个器官内发挥调节淋巴细胞训练的功能。”

Lo和Del Castillo惊讶地发现，身体各部位形成免疫反应的许多步骤似乎都与胸腺相呼应。Lo说，“我们在外周免疫系统中仔细研究过的许多早期细胞相互作用和发育过程都发生在胸腺中，这一点令人着迷。我们没想到会在这里看到这些相互作用。这就像在胸腺中观看一个短视频，了解外周免疫系统正在发生的大事件。”

Lo和Del Castillo表示，胸腺还确保淋巴细胞不会意外地攻击身体自身的组织；胸腺髓质是做出这些决定的地方。

Del Castillo说，“这些新发现的M细胞是这一决策过程的一部分。外周免疫系统产生抗体以抵御传染性生物体的过程涉及多个步骤和许多细胞之间的相互作用。令人着迷的是，其中一些相互作用在胸腺M细胞发育的早期阶段得到了重现。”

Lo认为，胸腺M细胞可以被看作是经过训练的细胞，以便日后在需要时在外周组织中发挥功能，从而随时准备与其他细胞进行交流和相互作用。他说，“胸腺是复杂的，因为它创造了一个完整的功能性免疫系统和免疫文库，我们知道许多组成部分都在它的性能中发挥作用。我们没想到M细胞会出现在胸腺中。因此，这是一个令人满意的发现，因为它与肠道和气道中发生的类似过程有着如此明显的联系，而我们60%～70%的传染病病原体都是通过肠道和气道进入人体的。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Tal Givony et al. Thymic mimetic cells function beyond self-tolerance. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06512-8.

2. Study reports discovery of new cell type in thymus
https://news.ucr.edu/articles/2023/09/06/study-reports-discovery-new-cell-type-thymus