加州大学洛杉矶分校的Eli和Edythe再生医学干细胞研究中心的研究人员已经开发出一种可以在实验室中生长的小鼠胸腺类器官的方法,每个胸腺的大小约为2毫米。
这一进展将使他们能够精确追踪免疫系统中的关键T细胞,即胸腺(位于胸部中部的一个小腺体)内的造血干细胞形成的路径,从而帮助科学家研究提高T细胞对抗病毒和癌症的能力。
T细胞(绿色轮廓)
年,加州大学洛杉矶分校的盖伊·克鲁克斯博士和她的同事开发了一种实验室培育的人类胸腺类器官——一组模仿胸腺的细胞簇。
利用这种有机物,她的团队能够诱导人类造血干细胞变成成熟的T细胞。现在,他们用老鼠细胞重复实验,为依赖老鼠模型的研究人员提供了一个研究T细胞的新平台。
克鲁克斯的研究小组表明,一个单一的造血干细胞就足以产生大量不同亚型和不同功能的小鼠T细胞。
Broad干细胞研究中心联合主任、加州大学洛杉矶分校的RebeccaSmith病理学和实验医学教授克鲁克斯说:“你需要T细胞才能更好的应用疫苗,对抗病毒,并控制体内的癌变,因此人们对了解T细胞是如何产生的非常感兴趣。”
T细胞是淋巴细胞的主要组分,它具有多种生物学功能,如直接杀伤靶细胞,辅助或抑制B细胞产生抗体,对特异性抗原和促有丝分裂原的应答反应以及产生细胞因子等,是身体中为抵御疾病感染、肿瘤而形成的英勇斗士。
T细胞有几十种亚型,T细胞上有数万亿种独特的受体,帮助它们识别外来物质。所有的T细胞都是由胸腺中的造血干细胞形成的。
改变T细胞功能或增加T细胞产量的方法已显示出一些有望成为未来治疗某些疾病的途径。例如,科学家们一直致力于提高T细胞对抗癌症或感染的能力,或是在自身免疫性疾病患者中降低T细胞的活性。
然而,关于血液干细胞如何分化为T细胞的研究一直受到阻碍,因为这些细胞依赖于来自胸腺的复杂化学信号;这一过程在实验室培养皿或分离的干细胞中不容易复制。
在这项发表在《细胞报告》上的新研究中,因为某些类型的实验可以在老鼠身上进行,但在人类身上却不行,这使得对T细胞形成的观察与以前不同,
为了弥补人类和小鼠之间的差异,新的胸腺类器官在生长和功能上需要稍有不同的营养素和信号分子。于是,研究人员想出了新的研究方法,使得这个研究在产生T细胞方面变得非常有效。
科学家克鲁克斯说:“这种研究方法的主要新奇之处在于,我们可以从一个单一的干细胞开始,更令人惊奇的是,仅仅从一个造血干细胞中就可以产生数百万种不同的T细胞。”
“为了我们健康,我们体内免疫细胞和分子的微妙平衡必须恰到好处,”克鲁克斯说,“这将使我们研究如何调节这种平衡。”
未来,研究人员还可以对专门杀死一种确定癌细胞的T淋巴细胞进行“再编程”,使其变成另一种细胞,被称之为“诱导性多功能干细胞”,诱导性多功能干细胞随后发育成功能齐备的T淋巴细胞。诱导性多功能干细胞发育而成的T淋巴细胞未来可充当一种潜在的癌症治疗手段。