通過(guò)采用強大的基因組技術(shù),美國國家關(guān)節炎、肌肉骨骼和皮膚疾病研究所(NIAMS)的研究人員發(fā)現,先天淋巴細胞(Innatelymphoidcells;ILCs)的發(fā)育逐漸讓這些細胞做好了快速響應感染的準備。這項發(fā)表在5月5日《細胞》(Cell)雜志上的研究工作,闡明了一種人們日益認識到在機體免疫防御中起重要作用的細胞類(lèi)型的發(fā)育和功能。
論文的資深作者、NIAMS科學(xué)主任JohnJ.O'Shea博士說(shuō):“直到現在,研究人員都一直將焦點(diǎn)放在另一類(lèi)免疫細胞——T細胞上。由于它們似乎在防護機體屏障區域,如皮膚、肺和腸中起至關(guān)重要的作用,ILCs正在進(jìn)入到聚光燈下。”
我們的免疫系統有兩種武器——先天免疫和適應性免疫。ILCs是一些先天免疫細胞,能夠在病原體入侵的第一位點(diǎn)快速響應對抗它們。ILCs釋放出一些稱(chēng)作為細胞因子的小分子來(lái)傳遞信號對抗感染。
適應性免疫反應以較慢的速度開(kāi)始起效,建造了可以靶向特定入侵病原體的細胞軍隊。T細胞,尤其是輔助性T細胞,是適應性免疫系統的一個(gè)重要組成部分。它們根據試圖對抗的病原體類(lèi)型來(lái)生成不同的細胞因子。
上世紀80年代隨著(zhù)HIV和艾滋病的出現T細胞的重要性變得明顯。HIV攻擊某一類(lèi)型的T細胞,破壞個(gè)體的免疫防御,使得他或她容易遭受感染和罹患癌癥。自那時(shí)起,世界各地的研究人員一直在鑒別一些T細胞亞類(lèi)的不同功能,提供了它們在宿主防御所起作用的一些新見(jiàn)解及開(kāi)發(fā)新治療策略的機會(huì )。
盡管在啟動(dòng)先天免疫反應中起至關(guān)重要的作用,ILCs較少受到關(guān)注。近期的研究工作揭示,在由它們所生成的細胞因子種類(lèi)定義的一些亞類(lèi)中,ILCs和T細胞互為鏡像。然而,一直以來(lái)都不清楚這兩類(lèi)細胞之間的關(guān)系。
為了確定是什么將ILCs與T細胞區分開(kāi)來(lái),O'Shea博士研究小組查看了細胞身份的基礎——它的遺傳信息。部分使得每種細胞類(lèi)型獨一無(wú)二的遺傳信息是其獨特的DNA結構模式和調控因子。一段DNA組合一組調控因子可以被視作為是一個(gè)開(kāi)關(guān)——它幫助確定了一個(gè)基因是關(guān)閉(失活)或是開(kāi)啟(活化)。
DNA的失活區域被扭成緊密的線(xiàn)圈,而活化區域是開(kāi)放的,讀取遺傳信息的細胞機器可以接近它們?;蚪M的開(kāi)放部分包括基因自身,以及幫助調控它們活性的許多區域(開(kāi)關(guān))。這些基因組區域及控制信息是否被讀取的一些因子總稱(chēng)為細胞的調控組(regulome)。
對小鼠進(jìn)行研究,研究人員分析了控制ILCs和T細胞細胞因子基因的基因組區域。他們發(fā)現每個(gè)ILCs亞類(lèi)都與可接近區域的獨特模式相關(guān)。這些模式可以被視作為每個(gè)亞類(lèi)的一種條形碼。進(jìn)一步的實(shí)驗顯示,在細胞發(fā)育的過(guò)程中ILCs以一種逐步的方式獲得它們的條形碼。
重要的是,分析結果表明在ILCs遭遇到感染前條形碼就在ILCs中的適當位置。在控制細胞因子基因的開(kāi)關(guān)周?chē)?,這種開(kāi)放、易接近的結構可能幫助了ILCs能夠快速地對感染發(fā)起攻擊。
相比之下,研究人員發(fā)現在小鼠T細胞中許多控制細胞因子基因的DNA區域難以接近,在遭遇病原體之前被沉默。但遭到感染時(shí),T細胞會(huì )采用與ILC相似的條形碼。這一研究結果顯示了早期的研究發(fā)現:ILC和T細胞生成了相似的一套細胞因子,但也揭示了兩種細胞類(lèi)型在控制這些關(guān)鍵免疫反應基因活性方式上的差異。當遭受感染時(shí)ILCs的調控景觀(guān)做好了快速防御的準備,而當病原體侵襲時(shí)T細胞的調控景觀(guān)只做了最低限度的準備。是感染后的調控景觀(guān)改變使得T細胞發(fā)動(dòng)了它們的攻擊。
論文的第一作者、NIAMS博士后Han-YuShih說(shuō):“ILCs和T細胞看起來(lái)非常不同,但最終它們控制關(guān)鍵反應的方式驚人的相似。發(fā)現ILCs還不到10年,它們與T細胞之間的相似之處將使得我們能夠更迅速地了解它們的作用機制,并開(kāi)發(fā)出一些方法來(lái)增強或抑制它們的功能治療各種免疫與炎癥疾病。”