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Science:构建首个人类胸腺细胞图谱,揭示人类免疫系统起源,为开发新型癌症免疫疗法打开大门

来源:本站原创 2020-02-26 07:18

2020年2月26日讯/生物谷BIOON/---人类胸腺的首个细胞图谱可能会导致新的免疫疗法来治疗癌症和自身免疫疾病。如今,在一项新的研究中,来自英国纽卡斯尔大学、韦尔科姆基金会桑格研究所和比利时根特大学等研究机构的研究人员绘制出胸腺组织在人类一生中的图谱,以了解它如何发育和产生重要的称为T细胞的免疫细胞。在未来,这些信息可能有助于科学家们构建出人造胸腺和设计改进的治疗性T细胞。相关研究结果发表在2020年2月21日的Science期刊上,论文标题为“A cell atlas of human thymic development defines T cell repertoire formation”。
构建人类胸腺细胞图谱,图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.aay3224。

这种人类胸腺图谱揭示了新的细胞类型和鉴定出指示未成熟的免疫细胞如何发育为T细胞的信号。它还可能有助于科学家们理解影响T细胞发育的疾病,比如重症综合性免疫缺陷(SCID),并加入到正在构建的人类细胞图谱(Human Cell Atlas)计划中。

胸腺位于胸部,可产生T细胞,即抵抗感染和疾病的关键白细胞。这些T细胞随后离开胸腺进入血液和身体其他部位以便进一步成熟。T细胞寻找并消灭入侵的细菌和病毒,还可以识别癌细胞并杀死它们。

胸腺发育出现问题导致有缺陷的T细胞产生。这可能会导致严重的免疫缺陷(比如SCID),从而使得人们容易感染。或者,它可以影响T细胞调节,从而导致自身免疫疾病,比如1型糖尿病。尽管已经对成熟的T细胞进行了充分的研究,但尚未完全了解人类胸腺和其中的T细胞发育。

这些研究人员使用单细胞技术从发育中的胸腺以及儿童和成人的胸腺组织中分离并分析了约20万个细胞。他们研究了每个细胞中有活性的基因以鉴定这些细胞,结果发现了新的细胞类型,并使用这些基因作为标志物将每个细胞对应到胸腺中的确切位置。

论文第一位作者、韦尔科姆基金会桑格研究所的Jongeun Park博士说,“我们绘制出首个人类胸腺细胞图谱,以了解从发育到成年的整个生命周期中健康胸腺所发生的情况以及它如何为支持T细胞形成提供理想的环境。这种公开可获得的资源将使得全世界的科学家们能够了解免疫系统如何发育来保护我们的身体。”

目前,临床上已将治疗性T细胞用于治疗B细胞淋巴瘤和白血病等癌症,但是这些治疗方法面临的一个主要缺点是产生正确的T细胞亚型。

论文共同通讯作者、纽卡斯尔大学的Muzlifah Haniffa教授说,“有了这个胸腺细胞图谱,我们就可以揭示发育中的胸腺的细胞信号,并揭示需要开启哪些基因以将早期免疫前体细胞转化为特定的T细胞。这真是令人兴奋的,这是因为在未来,这个细胞图谱可以用作参考图谱,以便在体外设计出具有正确特性的T细胞来攻击和杀死特定癌症,即为肿瘤构建量身定制的治疗方法。”

论文共同通讯作者、根特大学的Tom Taghon教授说,“我们如今对健康组织中T细胞的形成有了非常详细的了解。我们能够在发育中的胸腺和肝脏内鉴定出类似的前体细胞群体。我们相信这些前体细胞对于启动胎儿T细胞的发育以及建立完全功能性的胸腺器官都很重要。这有助于我们将拼图碎片拼凑在一起,以更全面地了解免疫系统是如何产生的。”

胸腺是不寻常的,这是因为它在儿童时期最大,最活跃,并在青春期后发生萎缩。胸腺被称为“生命的起搏器”,到35岁时几乎消失了。了解胸腺如何发育随后如何萎缩可以揭示衰老以及免疫系统在生命中如何发生变化。

论文共同通讯作者、韦尔科姆基金会桑格研究所的Sarah Teichmann博士说,“这个胸腺细胞图谱是人类细胞图谱使命的重要组成部分,人类细胞图谱旨在绘制人体中每种细胞类型的图谱。它将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功能下降。这在细胞工程中得到了应用,包括为再生医学构建人造胸腺的可能性。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Jong-Eun Park et al. A cell atlas of human thymic development defines T cell repertoire formation. Science, 2020, doi:10.1126/science.aay3224.

2.Origins of immune system mapped, opening doors for new cancer immunotherapies
https://medicalxpress.com/news/2020-02-immune-doors-cancer-immunotherapies.html
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