智能的人體結構!Nature揭示“低調”結構細胞在免疫調控中的“大作用”
2020/07/03
結構性細胞通常被認為是人體簡單且無趣的組成部分,但其在自身免疫性疾?。ㄈ珙愶L濕性關節炎和炎癥性腸?。┖桶┌Y中發揮著重要作用。

免疫系統可以保護我們的身體免受病毒、細菌和其他病原體的不斷攻擊。這種保護大部分是由造血免疫細胞“軍隊”提供的,這些細胞源自骨髓,專門對抗病原體?!败婈牎背蓡T包括巨噬細胞(可去除病原體)、T細胞(殺死感染的病毒產生細胞)以及B細胞(產生中和病原體的抗體)。

然而,免疫功能可不僅限于這些“專家”,還有更多類型的細胞能夠感知自己何時被感染,并參與對抗病原體的免疫反應。


圖片來源:Rob Dobi / CeMM

結構細胞(Structural cells)就是這樣的存在,它是人體的重要組成部分,在塑造組織和器官的結構中發揮重要作用。比如,上皮細胞構成皮膚表面,同時還將組織和器官彼此分開;內皮細胞包裹所有血管;成纖維細胞提供結締組織,使組織和器官保持形狀。盡管,結構性細胞通常被認為是人體的簡單且無趣的組成部分,但其在自身免疫性疾?。ㄈ珙愶L濕性關節炎和炎癥性腸?。┖桶┌Y中發揮重要作用。

近日,奧地利科學院CeMM Christoph Bock實驗室的Thomas Krausgruber、Nikolaus Fortelny及其同事在最新研究中著重于通過對人體結構細胞的表觀遺傳和轉錄調控進行系統的、全基因組分析,來闡明結構細胞在免疫調控中的作用。相關研究結果發表在《Nature》雜志上。


https://doi.org/10.1038/s41586-020-2424-4

具體來說,CeMM的研究人員利用高通量測序技術(RNA-seq, ATAC-seq, ChIPmentation)對健康小鼠12個器官的三種結構細胞(上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞)進行測序,建立了結構細胞免疫基因活性的全面目錄。這個數據集揭示了免疫基因在結構細胞中的廣泛表達,以及基因調控模式的高細胞類型特異性和器官特異性。生物信息學分析檢測了控制結構細胞和造血免疫細胞之間復雜相互作用網絡的基因,揭示了結構細胞參與對病原體反應的潛在機制。


有趣的是,許多免疫基因表現出通常與高基因表達相關的表觀遺傳學特征,而從健康小鼠獲得的結構細胞中觀察到的表達低于基于表觀遺傳學特征的預期。因此,CeMM研究人員假設,這些基因在表觀遺傳學上被預先編程,當它們的活性需要時(例如對病原體的反應),就會快速上調。為了驗證這一假設,他們利用自己在病毒免疫學和感染生物學方面的專業知識,與CeMM的Andreas Bergthaler實驗室合作。

結果不出意料,當小鼠感染了觸發廣泛免疫反應的病毒(LCMV)時,許多表觀遺傳上準備被激活的基因被上調,并促進了結構細胞對病毒感染反應的轉錄變化。這些結果表明,結構細胞實現了一種“表觀遺傳潛力”,可預先編程使其參與快速免疫反應。作為另一項驗證,研究人員通過向小鼠體內注射細胞因子觸發了人工免疫反應,確實發現許多相同的基因被上調。

總結來說,這項新研究發現了結構細胞中免疫基因調節的驚人復雜性。這些結果表明,結構細胞不僅是人體必不可少的組成部分,而且在機體抵御病原體方面起著廣泛的作用。此外,所提供的數據有助于開發針對涉及免疫系統的許多疾病的創新療法。

參考資料:

Smart structures: Structural cells of the body control immune function


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