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Nature:重磅!人胎儿免疫系统在妊娠中期就发挥作用

来源:生物谷 2017-06-16 22:37


对人树突细胞表面的艺术绘制图,图片来自Wikipedia/National Institutes of Health。

2017年6月16日/生物谷BIOON/---迄今为止,人胎儿免疫发育在很大程度上是未知的。但是在一项新的研究中,来自中国、新加坡、奥地利、英国和德国的研究人员揭示出被称作树突细胞的抗原呈递细胞在怀孕第二个三个月(second trimester)的早期在人胎儿中出现。他们发现这些细胞发挥的作用可能是抑制对来自妈妈的细胞作出的免疫反应。相关研究结果于2017年6月14日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Human fetal dendritic cells promote prenatal T-cell immune suppression through arginase-2”。

美国加州大学旧金山分校艾滋病研究员Mike McCune(未参与这项研究)说,这项研究“加深了我们对人免疫系统在子宫中发育方式的理解”。

在这项新的研究中,新加坡科技研究局免疫学研究员Florent Ginhoux与杜克-新加坡国立大学医学院临床医生Jerry Chan合作开展研究。他们利用实验性基因疗法和细胞疗法治疗子宫中的疾病。Ginhoux说,“在子宫中进行治疗所面临的主要困难和障碍之一就是胎儿可能产生免疫排斥。我们需要通过寻找胎儿免疫系统何时发育成熟来发现一种窗口期。”

Ginhoux、Chan及其同事们收集了胎龄在12周和22周(从妈妈的最后一次月经日期算起)之间的胎儿组织,筛选并且描述了胎儿免疫细胞。他们预计免疫系统发育成熟较晚地发生,这将会允许Chan较早地介入,从而避免免疫排斥。但是Ginhoux说,令人吃惊的是,“这种免疫系统是非常非常早地开始建立的”。

这些研究人员发现在胎龄13周时,树突细胞存在于胎儿的皮肤、脾脏、胸腺和肺部中。他们在体外证实胎儿树突细胞正如成年人树突细胞那样通过激活T细胞而能够对来自细菌或病毒的抗原作出反应。

不过,当这些研究人员将胎儿树突细胞与具有不同基因组的成年人细胞一起培养时,它们诱导参与免疫耐受的调节性T细胞产生。这一结果表明胎儿树突细胞可能抑制胎儿对来自其妈妈的细胞作出的免疫反应。

在类似的培养条件下,成年人树突细胞诱导更少的调节性T细胞和更多的杀伤性T细胞产生。当这些研究人员将胎儿树突细胞和成年人树突细胞一起培养时,这些胎儿树突细胞抑制成年人树突细胞诱导杀伤性T细胞产生的能力。

McCune说,“人们越来越了解到胎儿免疫系统并非与之前所认为的那样是不成熟的或者非功能性的。相反,它实际上是非常有功能的,但是非常不同于在成年人中发现的那样。”

尽管这些研究人员在胎儿树突细胞和成年人树突细胞中发现类似的全局基因表达谱,但是他们也鉴定出在与T细胞训练、免疫抑制等相关的通路中存在差异表达的基因。他们将这种免疫抑制能力归因于精氨酸酶-2(Arg2)。Arg2在胎儿树突细胞但不在成年人树突细胞中大量存在。他们证实Arg2干扰成年人T细胞和胎儿T细胞产生促炎性细胞因子TNF-α的能力。TNF-α在T细胞激活中发挥着作用。

Ginhoux和同事们想要进一步研究这些功能性差异。他猜测在发育中的胎儿内,所有的免疫细胞类型促进免疫抑制和免疫稳态(immune homeostasis)。

Ginhoux说,“我们的目标是获得胎儿免疫系统的单细胞图谱。我们想要绘制整个免疫系统在不同的发育阶段的细胞图谱,从而给学术界提供胎儿免疫系统在早期、中期和晚期的完整图谱。”

英国帝国理工学院疫苗开发者John Tregoning(未参与这项研究)赞同道,在妊娠第二个三个月和末三个月(third trimester)的晚期,免疫系统发生什么是一个尚未解决的问题。

Tregoning告诉《科学家》杂志,“我们开展的研究是比较困难的。”但是“在这项研究中研究的胎龄最大的胎儿组织和胎儿出生之间存在较大的时间差。”他补充道,研究胎龄更大的胎儿中的免疫发育将是充满挑战的,即便有可能的话,在人发育较晚阶段获得组织样品也是比较困难的。

尽管存在这些困难,这项研究的潜在应用是有前景的。McCune说,“鉴于我们理解免疫耐力如何在胎儿中产生,我们能够将这一点应用到成年人吗?”他解释道,更好地了解胎儿免疫耐受可能有助避免妊娠并发症,如流产和妊娠糖尿病,同时这会对治疗自身免疫疾病和避免器官移植和细胞疗法中产生的免疫排斥提供深入的了解。(生物谷 Bioon.com)

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参考新闻:

Naomi McGovern, Amanda Shin, Gillian Low et al. Human fetal dendritic cells promote prenatal T-cell immune suppression through arginase-2. Nature, Published online 14 June 2017, doi:10.1038/nature22795

Fetal Immune System Operational by Second Trimester

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