导语：2020年07月01日，来自奥地利科学院CeMM分子医学研究中心的Christoph Bock团队在Nature上发表了题为“Structural cells are key regulators of organ-specific immune responses”的研究论文：

该研究运用细胞表型、转录组测序、染色质开放谱及表观组学等手段，系统性探究了遍布小鼠机体12种器官的三种主要结构性细胞：上皮细胞、内皮细胞及成纤维细胞中免疫基因的表达调控，揭示了结构性细胞的免疫基因表达及调控具有呈高度复杂且具器官特异，并且还能在结构性细胞与免疫细胞间的互作中发挥作用。此外，该研究还鉴定出在组织稳态下结构性细胞中具有表观遗传编码的免疫潜能。总之，该研究突出了非造血来源的结构性细胞中免疫基因的表达特征，并提供了小鼠结构性细胞的高分辨率、多组学数据。

背景

哺乳动物免疫系统通过一套高效的机制来抵御病原体，其主要由造血免疫细胞组成，包括固有免疫的髓系细胞及适应性免疫的淋巴细胞。然而，除造血细胞外的其他细胞类型也能发挥免疫功能抵御病原体，但是对它们的特征我们仍知之甚少。
大部分哺乳动物组织和器官的结构都由结构性细胞构成，包括上皮细胞、内皮细胞及成纤维细胞，而它们也在哺乳动物免疫中扮演重要作用，然而，关于它们在各组织器官中的系统性研究却几乎没有。（部分原因在于遗传性缺失这些细胞很难。）
近年来，系统性的、全基因组的多组学方法在造血来源免疫细胞的系统免疫学研究中的应用，为探究结构性细胞的系统性研究提供了思路。


关键科学问题

  • 系统性探究各器官中结构性细胞的免疫基因调节特征？

  • 分析结构性细胞的免疫基因特征与机体免疫应答的关联？

结果

实验方法概览：

  • Fig 1: 通过多组学分析，建立结构性细胞在细胞类型特异性和器官特异性的特征。

  • Fig 2: 结构性细胞的基因表达可以预测其与造血来源免疫细胞之间细胞类型特异性和器官特异性的交互。

  • Fig 3: 结构性细胞通过特征性的基因调控网络和表观潜能来激活其免疫基因表达。

  • Fig 4: 小鼠实验：系统性病毒感染可以激活结构性细胞的免疫潜能。

  • Fig 5: 小鼠实验：细胞因子处理可以诱导结构性细胞发生细胞类型特异性和器官特异性的改变。

讨论

  • 结构性细胞与造血来源细胞之间的互作及信号传递有待深入研究；

  • 结构性细胞中决定其细胞特征的转录调控因子需要遗传学手段进一步验证和探究；

  • 结构性细胞中预编程好的表观潜能是如何应答刺激的？这一过程能否被调控，从而用于治疗，包括自身免疫病或肿瘤？这些需要还深入探索。

  • 提出“结构免疫学”的概念，突出机体中非造血来源的结构性细胞在免疫功能中的重要作用。

结论

▎该文章的研究开启了结构免疫学的研究，为后续研究结构性细胞在机体免疫中的功能及机理探究，不仅提供了大量的数据参考，也产生了很多猜想有待验证。

通讯作者

△ Christoph Bock

  • 主要经历：

  • 主要研究：

参考资料

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

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

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

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