行为与健康

科学家破解免疫细胞的“语言”

05/12/2021

免疫系统是保护人体免受感染的复杂细胞和蛋白质网络。免疫系统内保存了它曾经清除过的每一种微生物的记录,因此,当这些微生物再次进入人体时,免疫系统就可以迅速识别并速消灭它们。

免疫细胞在免疫系统中担任着至关重要的角色。所有的免疫细胞都来自于骨髓中的前体细胞,通过在身体不同部位发生的一系列变化发展为成熟的细胞,并分化成不同类型的白细胞,包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞和淋巴细胞(B细胞和T细胞)。

那么,众多免疫细胞是如何发挥功能来保护人体免受疾病侵袭的呢?最近,UCLA Health加州大学洛杉矶分校医疗中心的生命科学家发现了六个特定免疫细胞用来召唤免疫防御基因的“单词”——这是理解人体对健康威胁做出反应的语言的重要一步。

此外,他们还发现其中两个“单词”的不正确使用会激活错误的基因,导致一种被称为干燥综合征(Sjögren's syndrome)的自身免疫疾病。这项在小鼠身上进行的研究发表在5月的同行评议期刊《免疫》(Cell Press)上。

“细胞已经进化出一种免疫应答代码或语言,”资深作者Alexander Hoffmann表示,他是托马斯·阿舍(Thomas M. Asher)微生物学教授,及加州大学洛杉矶分校定量与计算生物科学研究所所长。“我们已经识别出该语言中的一些单词,并且我们知道这些单词很重要,因为我们了解它们被错误使用时会发生什么。现在我们需要了解这些单词的含义。”

人体内的免疫细胞在不断地评估它们的环境,协调它们的防御功能,并通过使用“单词”(或是科学术语中的信号密码子)告诉细胞的细胞核,在应对病原细菌和病毒等入侵者时,该启用哪些基因。每个信号密码子都由DNA结合蛋白的几个连续动作组成,当结合在一起时,就会引发适当的基因激活,这个过程就像通过电话线的连续电信号结合在一起从而产生对话一样。

Alexander Hoffmann教授,该研究资深作者,于实验室内。Elena Zhukova拍摄

研究人员重点研究了巨噬细胞使用的词汇。巨噬细胞是一种专门的免疫细胞,它可以清除体内潜在的有害颗粒、细菌和死亡细胞。研究人员使用先进的显微镜技术来 “倾听”健康小鼠的巨噬细胞,并确定了与免疫威胁相关的六个特定密码词。而后,他们也对携带类似于人类干燥综合症突变的小鼠巨噬细胞做了同样的实验,以确定这种疾病是否由这些单词的不当使用导致。

Hoffmann说: “实际上,我们确实发现了其中两个词的使用存在缺陷。这就好像是免疫细胞错误地把‘对街上的攻击者做出响应’说成了‘对屋里的攻击者做出响应’”。

研究人员表示,这些发现指出,干燥综合症并不像人们一直认为的那样是由慢性炎症引起的,而是由密码子单词的混淆导致的不适当的基因激活,从而引起身体攻击自己。研究的下一步是找到纠正混淆词汇选择的方法。

许多疾病都与细胞的沟通错误有关,但科学家们说,这项研究是人们第一次认识到免疫细胞会使用一种“语言”、识别出那种语言中的“单词”、并证明了当单词选择出错时会发生什么。Hoffmann希望这个团队的发现,能为探索其他疾病的相关词汇提供指引。

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