Nature｜系統免疫學：機體的結構性細胞調節器官特異性的免疫應答

導語：2020年07月01日，來自奧地利科學院CeMM分子醫學研究中心的Christoph Bock團隊在Nature上發表了題為「Structural cells are key regulators of organ-specific immune responses」的研究論文：

該研究運用細胞表型、轉錄組測序、染色質開放譜及表觀組學等手段，系統性探究了遍布小鼠機體12種器官的三種主要結構性細胞：上皮細胞、內皮細胞及成纖維細胞中免疫基因的表達調控，揭示了結構性細胞的免疫基因表達及調控具有呈高度複雜且具器官特異，並且還能在結構性細胞與免疫細胞間的互作中發揮作用。此外，該研究還鑑定出在組織穩態下結構性細胞中具有表觀遺傳編碼的免疫潛能。總之，該研究突出了非造血來源的結構性細胞中免疫基因的表達特徵，並提供了小鼠結構性細胞的高解析度、多組學數據。

背景

哺乳動物免疫系統通過一套高效的機制來抵禦病原體，其主要由造血免疫細胞組成，包括固有免疫的髓系細胞及適應性免疫的淋巴細胞。然而，除造血細胞外的其他細胞類型也能發揮免疫功能抵禦病原體，但是對它們的特徵我們仍知之甚少。

大部分哺乳動物組織和器官的結構都由結構性細胞構成，包括上皮細胞、內皮細胞及成纖維細胞，而它們也在哺乳動物免疫中扮演重要作用，然而，關於它們在各組織器官中的系統性研究卻幾乎沒有。（部分原因在於遺傳性缺失這些細胞很難。）

近年來，系統性的、全基因組的多組學方法在造血來源免疫細胞的系統免疫學研究中的應用，為探究結構性細胞的系統性研究提供了思路。

關鍵科學問題

• 系統性探究各器官中結構性細胞的免疫基因調節特徵？

• 分析結構性細胞的免疫基因特徵與機體免疫應答的關聯？
  

結果

實驗方法概覽：

• Fig 1: 通過多組學分析，建立結構性細胞在細胞類型特異性和器官特異性的特徵。

• Fig 2: 結構性細胞的基因表達可以預測其與造血來源免疫細胞之間細胞類型特異性和器官特異性的交互。

• Fig 3: 結構性細胞通過特徵性的基因調控網絡和表觀潛能來激活其免疫基因表達。

• Fig 4: 小鼠實驗：系統性病毒感染可以激活結構性細胞的免疫潛能。

• Fig 5: 小鼠實驗：細胞因子處理可以誘導結構性細胞發生細胞類型特異性和器官特異性的改變。

討論

• 結構性細胞與造血來源細胞之間的互作及信號傳遞有待深入研究；
  

• 結構性細胞中決定其細胞特徵的轉錄調控因子需要遺傳學手段進一步驗證和探究；

• 結構性細胞中預編程好的表觀潛能是如何應答刺激的？這一過程能否被調控，從而用於治療，包括自身免疫病或腫瘤？這些需要還深入探索。

• 提出「結構免疫學」的概念，突出機體中非造血來源的結構性細胞在免疫功能中的重要作用。
  

結論

▎該文章的研究開啟了結構免疫學的研究，為後續研究結構性細胞在機體免疫中的功能及機理探究，不僅提供了大量的數據參考，也產生了很多猜想有待驗證。

通訊作者

△ Christoph Bock

• 主要經歷：

• 主要研究：

參考資料

• https://scholar.google.com/citations?user=9qSsTcIAAAAJ

• https://en.wikipedia.org/wiki/Christoph_Bock
  

• https://cemm.at/research/groups/christoph-bock-group/