近日，發表在《Science》上的一項研究中，來自英國Wellcome Sanger研究所、紐卡斯爾大學和比利時根特大學的研究人員首次繪製出人類胸腺組織全生命周圖譜，旨在瞭解它是如何發育和產生重要免疫細胞——T細胞的。該研究可能會帶來治療癌症和自身免疫性疾病的新型免疫療法。
T細胞的英文名稱Thymus lymphocyte，意即是起源於胸腺的淋巴細胞。胸腺是T細胞發育和T細胞受體庫形成的關鍵器官。負責抵抗感染和疾病的T細胞離開胸腺後，會進入血液和身體其他部位進一步成熟。T細胞負責尋找並消滅入侵的細菌和病毒，還可以識別癌細胞並殺死它們。
這張人類胸腺圖譜揭示出新的細胞類型，並識別出告訴未成熟的免疫細胞如何發育成T細胞的信號。該圖譜還可以幫助科學家瞭解影響T細胞發育的疾病，如重症綜合性免疫缺陷(SCID)，併為人類細胞圖譜計劃（繪製整個人體“Google Map”）提供了新的信息。
當胸腺發育出現問題時，會導致T細胞產生缺陷，進而導致嚴重的免疫缺陷，如SCID，使人體易受感染；或者，它可以影響T細胞調節，導致自身免疫性疾病，如1型糖尿病。雖然成熟的T細胞已經得到了充分研究，但對於人類胸腺和其中的T細胞發育研究人員尚未完全瞭解。
在該研究中，研究人員使用從人類胸腺中分離出來的細胞在發育、兒童期和成年期進行了單細胞RNA測序。他們採集了15個胚胎和胎兒的胸腺樣本，橫跨受孕後7到17周的胸腺發育階段，以及9個來自兒童和成人個體的出生後的胸腺樣本。
採用不同的分類方法來增加對代表性不足細胞群體的覆蓋。他們通過觀察每個細胞中基因活性來識別細胞、發現新細胞類型，並將這些基因用作標籤，將每個細胞映射到其所在胸腺中的確切位置。
該研究第一作者、Wellcome Sanger研究所的Jongeun Park博士說：“我們用這第一張人類胸腺細胞圖譜來了解健康胸腺從發育到成年期所經歷的事情，以及它們如何為支持T細胞的形成提供理想的環境。這些開放的資源將讓全世界的研究人員可以瞭解免疫系統是如何發育以保護我們的身體。”
目前，臨床上已將治療性T細胞用於治療B細胞淋巴瘤和白血病，但是這些治療方法的一個主要缺點是產生了正確的T細胞亞型。
該研究通訊作者、Wellcome Sanger研究所高級臨床研究員Muzlifah Haniffa教授說：“有了這張胸腺細胞圖譜，我們就可以揭示出正在發育的胸腺細胞信號，並確定為了將早期免疫前體細胞轉化為特定T細胞需要開啟哪些基因。這真是令人興奮，因為在將來，這張圖譜可以用作設計體外T細胞的參考圖譜，使其具有準確的攻擊和殺死特定T細胞的特性，以達到定製化治療腫瘤的目的。”
該研究聯合通訊作者、比利時Ghent大學的Tom Taghon教授說：“現在，我們對健康組織中T細胞的形成有了非常詳細的瞭解。我們已經能在發育中的胸腺和肝臟中鑑定出類似的前體細胞群，並且我們相信這些前體細胞對於啟動胚胎T細胞發育以及建立具有完全能力的胸腺器官至關重要。這有助於我們將拼圖拼湊在一起，以更全面地瞭解免疫系統是如何發育的。”
胸腺是不尋常的器官，因為它在兒童時期最大且最活躍，在青春期後開始萎縮。胸腺被稱為“生命起搏器”，但到35歲時幾乎消失。瞭解胸腺如何發育然後萎縮可以揭示衰老的奧秘以及免疫系統在生命中的變化。
該研究聯合通訊作者、人類細胞圖譜組織委員會聯席主席、Wellcome Sanger研究所的Sarah Teichmann博士說：“這張胸腺圖譜是人體細胞圖譜計劃的重要組成部分，目的是繪製人體內的每一種細胞類型。它正在幫助我們瞭解人體內的發育路徑，以及與年齡相關免疫系統的衰退。這在細胞工程中具有實用意義，包括為再生醫學創造人造胸腺的可能性。”
參考文獻：
A cell atlas of human thymic development defines T cell repertoire formation
DOI: 10.1126/science.aay3224
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