近日，发表在《Science》上的一项研究中，来自英国Wellcome Sanger研究所、纽卡斯尔大学和比利时根特大学的研究人员首次绘制出人类胸腺组织全生命周图谱，旨在了解它是如何发育和产生重要免疫细胞——T细胞的。该研究可能会带来治疗癌症和自身免疫性疾病的新型免疫疗法。
T细胞的英文名称Thymus lymphocyte，意即是起源于胸腺的淋巴细胞。胸腺是T细胞发育和T细胞受体库形成的关键器官。负责抵抗感染和疾病的T细胞离开胸腺后，会进入血液和身体其他部位进一步成熟。T细胞负责寻找并消灭入侵的细菌和病毒，还可以识别癌细胞并杀死它们。
这张人类胸腺图谱揭示出新的细胞类型，并识别出告诉未成熟的免疫细胞如何发育成T细胞的信号。该图谱还可以帮助科学家了解影响T细胞发育的疾病，如重症综合性免疫缺陷(SCID)，并为人类细胞图谱计划（绘制整个人体“Google Map”）提供了新的信息。
当胸腺发育出现问题时，会导致T细胞产生缺陷，进而导致严重的免疫缺陷，如SCID，使人体易受感染；或者，它可以影响T细胞调节，导致自身免疫性疾病，如1型糖尿病。虽然成熟的T细胞已经得到了充分研究，但对于人类胸腺和其中的T细胞发育研究人员尚未完全了解。
在该研究中，研究人员使用从人类胸腺中分离出来的细胞在发育、儿童期和成年期进行了单细胞RNA测序。他们采集了15个胚胎和胎儿的胸腺样本，横跨受孕后7到17周的胸腺发育阶段，以及9个来自儿童和成人个体的出生后的胸腺样本。
采用不同的分类方法来增加对代表性不足细胞群体的覆盖。他们通过观察每个细胞中基因活性来识别细胞、发现新细胞类型，并将这些基因用作标签，将每个细胞映射到其所在胸腺中的确切位置。
该研究第一作者、Wellcome Sanger研究所的Jongeun Park博士说：“我们用这第一张人类胸腺细胞图谱来了解健康胸腺从发育到成年期所经历的事情，以及它们如何为支持T细胞的形成提供理想的环境。这些开放的资源将让全世界的研究人员可以了解免疫系统是如何发育以保护我们的身体。”
目前，临床上已将治疗性T细胞用于治疗B细胞淋巴瘤和白血病，但是这些治疗方法的一个主要缺点是产生了正确的T细胞亚型。
该研究通讯作者、Wellcome Sanger研究所高级临床研究员Muzlifah Haniffa教授说：“有了这张胸腺细胞图谱，我们就可以揭示出正在发育的胸腺细胞信号，并确定为了将早期免疫前体细胞转化为特定T细胞需要开启哪些基因。这真是令人兴奋，因为在将来，这张图谱可以用作设计体外T细胞的参考图谱，使其具有准确的攻击和杀死特定T细胞的特性，以达到定制化治疗肿瘤的目的。”
该研究联合通讯作者、比利时Ghent大学的Tom Taghon教授说：“现在，我们对健康组织中T细胞的形成有了非常详细的了解。我们已经能在发育中的胸腺和肝脏中鉴定出类似的前体细胞群，并且我们相信这些前体细胞对于启动胚胎T细胞发育以及建立具有完全能力的胸腺器官至关重要。这有助于我们将拼图拼凑在一起，以更全面地了解免疫系统是如何发育的。”
胸腺是不寻常的器官，因为它在儿童时期最大且最活跃，在青春期后开始萎缩。胸腺被称为“生命起搏器”，但到35岁时几乎消失。了解胸腺如何发育然后萎缩可以揭示衰老的奥秘以及免疫系统在生命中的变化。
该研究联合通讯作者、人类细胞图谱组织委员会联席主席、Wellcome Sanger研究所的Sarah Teichmann博士说：“这张胸腺图谱是人体细胞图谱计划的重要组成部分，目的是绘制人体内的每一种细胞类型。它正在帮助我们了解人体内的发育路径，以及与年龄相关免疫系统的衰退。这在细胞工程中具有实用意义，包括为再生医学创造人造胸腺的可能性。”
参考文献：
A cell atlas of human thymic development defines T cell repertoire formation
DOI: 10.1126/science.aay3224
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