“性格低调但实力高调”!Nature揭示人体结构细胞在免疫调控中的“大作用”

subtitle 生物探索07-04 01:39 跟贴 13 条

免疫系统可以保护我们的身体免受病毒、细菌和其他病原体的入侵攻击。通俗地说,它就是身体的“国防军”,担任着防御外来侵略的任务。这种保护大部分是由造血免疫细胞“军队”提供的,这些细胞源自骨髓,专门对抗病原体。“军队”成员有巨噬细胞(可去除病原体)、T细胞(杀死感染的病毒产生细胞)以及B细胞(产生中和病原体的抗体)。

当然,免疫功能可不仅限于这些“专家”,还有更多类型的细胞能够感知自己何时被感染,并参与对抗病原体的免疫反应。

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图片来源:Rob Dobi / CeMM

结构细胞(Structural cells)就是这样的存在。它是人体的重要组成部分,在塑造组织和器官的结构中发挥重要作用。比如,上皮细胞构成皮肤表面,同时还将组织和器官彼此分开;内皮细胞包裹所有血管;成纤维细胞提供结缔组织,使组织和器官保持形状。

结构细胞一直很“低调”,被认为是人体的简单且无趣的组成部分。但是不能小瞧它,其在自身免疫性疾病(如类风湿性关节炎和炎症性肠病)和癌症中发挥着重要作用

来自奥地利科学院分子医学研究中心(CeMM )Christoph Bock实验室的Thomas Krausgruber、Nikolaus Fortelny及其同事试图走进这个性格低调但实力高调的“大佬”。他们 在最新研究中,通过对人体结构细胞的表观遗传和转录调控进行系统的、全基因组分析,来阐明结构细胞在免疫调控中的作用。 相关研究结果发表在《Nature》杂志上。

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

具体来说,CeMM的研究人员利用高通量测序技术(RNA-seq, ATAC-seq, ChIPmentation)对健康小鼠12个器官的三种结构细胞(上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞)进行测序,建立了结构细胞免疫基因活性的全面目录。

这个数据集揭示了免疫基因在结构细胞中的广泛表达,以及基因调控模式的高细胞类型特异性和器官特异性。生物信息学分析检测了控制结构细胞和造血免疫细胞之间复杂相互作用网络的基因,揭示了结构细胞参与对病原体反应的潜在机制。

有趣的是,许多免疫基因表现出通常与高基因表达相关的表观遗传学特征,而从健康小鼠获得的结构细胞中观察到的表达低于基于表观遗传学特征的预期。因此,CeMM研究人员假设,这些基因在表观遗传学上被预先编程,当它们的活性被需要时(例如对病原体的反应),就会快速上调。为了验证这一假设,他们利用自己在病毒免疫学和感染生物学方面的专业知识,与CeMM的Andreas Bergthaler实验室合作。

结果不出意料,当小鼠感染了触发广泛免疫反应的病毒(LCMV)时,许多表观遗传上准备被激活的基因被上调,并促进了结构细胞对病毒感染反应的转录变化。这些结果表明,结构细胞实现了一种“表观遗传潜力”,可预先编程使其参与快速免疫反应。作为另一项验证,研究人员通过向小鼠体内注射细胞因子触发了人工免疫反应,确实发现许多相同的基因被上调。

总结来说,这项新研究发现了结构细胞中免疫基因调节的惊人复杂性。这些结果表明,结构细胞不仅是人体必不可少的组成部分,而且在机体抵御病原体方面起着广泛的作用。此外,所提供的数据有助于开发针对涉及免疫系统的许多疾病的创新疗法。

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参考资料:

[1] Smart structures: Structural cells of the body control immune function

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