我科學(xué)家找到“調(diào)控”免疫系統(tǒng)的人類(lèi)紅細(xì)胞
張佳星
“我們找到了一群特殊的人類(lèi)有核紅細(xì)胞,它們‘外套’上鑲嵌著CD63的標(biāo)記。”中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所)研究員石莉紅解釋?zhuān)@些紅細(xì)胞能“調(diào)控”免疫細(xì)胞釋放炎性因子,參與人體的免疫反應(yīng)。
6月27日,國(guó)際期刊《自然·免疫學(xué)》刊載了這一革新認(rèn)知的研究。傳統(tǒng)觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為,人紅細(xì)胞是一群均質(zhì)性攜氧細(xì)胞,對(duì)它參與人體免疫反應(yīng)能力的了解非常少。
人體哪些紅細(xì)胞能“調(diào)控”免疫系統(tǒng)?這個(gè)特別的群體又是怎么被發(fā)現(xiàn)的呢?6月29日,科技日?qǐng)?bào)記者聯(lián)系采訪(fǎng)了研究團(tuán)隊(duì)的主要成員。
高精細(xì)度的人紅細(xì)胞圖譜
在找到這群具有免疫調(diào)控特征的有核紅細(xì)胞之前,研究團(tuán)隊(duì)還不能確定它確實(shí)存在。
“在人們的常規(guī)認(rèn)知中,人體血液中的紅細(xì)胞是沒(méi)有功能種類(lèi)之分的,只是通常會(huì)根據(jù)其成熟度或形態(tài)對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)!闭撐牡谝蛔髡咝扉L(zhǎng)祿博士告訴科技日?qǐng)?bào)記者,在此前的一些研究中人們感覺(jué)到紅細(xì)胞可能是能夠被“分群”的(類(lèi)似于蟻群中的工蟻、兵蟻等各司其職),紅細(xì)胞很可能承擔(dān)不同的任務(wù),這種特征被稱(chēng)為“功能異質(zhì)性”。
究竟是不是這樣呢?學(xué)術(shù)研究需要從細(xì)胞、分子水平等給出實(shí)證。
如果對(duì)人體發(fā)育過(guò)程中每一代表性位點(diǎn)的紅細(xì)胞進(jìn)行分子水平上的單細(xì)胞分析,就能對(duì)人類(lèi)紅細(xì)胞做一個(gè)高精度的“摸底”,得到紅細(xì)胞的分子全景圖。
2017年前后,單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)逐步成熟,石莉紅決定帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展人紅細(xì)胞分子全景圖的繪制工作。這是一個(gè)工作量巨大的研究工作,團(tuán)隊(duì)克服了樣本獲取的重重困難,收集到了人體多個(gè)發(fā)育階段的紅細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞RNA-seq測(cè)序分析,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。原始數(shù)據(jù)總量高達(dá)約3TB。
“全景圖”高精度地繪制了不同發(fā)育階段紅細(xì)胞“從出生到成熟”整個(gè)過(guò)程中的主要細(xì)胞活動(dòng)。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)人紅細(xì)胞存在發(fā)育階段維度的差異,為 “人類(lèi)紅細(xì)胞存在異質(zhì)性”找到了更多的證據(jù)。
帶有獨(dú)特標(biāo)記的免疫型紅細(xì)胞
“全景圖”的背后是值得深度挖掘的大量生物信息學(xué)數(shù)據(jù)。
“我們首先基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)對(duì)各個(gè)紅細(xì)胞亞群進(jìn)行了定義,然后通過(guò)分析找到了每個(gè)細(xì)胞亞群中特征性高表達(dá)的基因! 徐長(zhǎng)祿對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者表示,具有免疫調(diào)控功能的紅細(xì)胞亞群有一個(gè)共同的特征,就是CD63基因有著更高的表達(dá)水平,因此,CD63可以用于代表免疫調(diào)控紅細(xì)胞亞群,成為人們識(shí)別它們的標(biāo)記。
為了證明帶有CD63標(biāo)記的有核紅細(xì)胞確實(shí)參與到了人體的免疫活動(dòng)中,團(tuán)隊(duì)回過(guò)頭來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)分選出CD63表達(dá)的有核紅細(xì)胞亞群,并將其與不同的免疫細(xì)胞群體共孵育,團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證實(shí)了它們確實(shí)顯著促進(jìn)了免疫細(xì)胞中炎癥因子的分泌。
“從分子機(jī)理而言,我們初步的分析數(shù)據(jù)顯示免疫調(diào)控功能紅細(xì)胞可以通過(guò)‘受配體對(duì)’的方式調(diào)控免疫細(xì)胞的炎性因子釋放。免疫調(diào)控紅細(xì)胞兼具了紅細(xì)胞和免疫細(xì)胞雙重調(diào)控網(wǎng)絡(luò),起到了‘樞紐’的作用!毙扉L(zhǎng)祿說(shuō),未來(lái)將開(kāi)展更進(jìn)一步的體內(nèi)功能實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
研究助力批量體外生成紅細(xì)胞
由于血液短缺,人類(lèi)一直在探索體外大量生產(chǎn)功能性紅細(xì)胞的技術(shù)。此次研究也為紅細(xì)胞體外生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
“體外生成血細(xì)胞是再生醫(yī)學(xué)的重要部分,國(guó)際上也有很多團(tuán)隊(duì)在不斷優(yōu)化體外造血系統(tǒng)。就紅細(xì)胞而言,目前仍無(wú)法大批量生成功能性紅細(xì)胞以應(yīng)用于臨床!毙扉L(zhǎng)祿解釋?zhuān)瑘F(tuán)隊(duì)通過(guò)比較體內(nèi)外紅細(xì)胞的差異,發(fā)現(xiàn)體外系統(tǒng)產(chǎn)生的紅細(xì)胞存在著諸多代謝異常和過(guò)度的細(xì)胞凋亡和自噬。因此,未來(lái)針對(duì)這些異常進(jìn)行改造有望改善體外紅細(xì)胞生成體系,以達(dá)到最終批量生成功能性紅細(xì)胞的目的。
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