位置、位置、位置-甚至肠道免疫反应也是位点特

- 编辑:大众自然网 -

位置、位置、位置-甚至肠道免疫反应也是位点特

为什么有些慢性炎症性肠病,比如克罗恩病,会同时影响小肠和结肠,而另一些,比如溃疡性结肠炎,只会影响结肠?为了解决诸如此类的临床难题,来自维尔茨堡大学的研究人员在实验室中创造了消化道的微型版本。他们的一项发现是:消化道包含一个固有的分割区域,这可能为这些常见的炎症状况提供新的线索。

科学家们现在能够制造出人体几乎所有器官的微型版本——包括皮肤、大脑和肠道。这些由干细胞产生的三维结构被称为“类器官”。

类器官直径约0.5毫米,可能只有一粒芥末的大小,但它们显示出与真实器官惊人的相似。分子感染生物学研究所传染病研究中心的西纳·巴特菲尔德博士领导了这项研究,他说:“尽管类器官的尺寸非常小,但它们能很好地模拟来自它们的器官。”类器官和真正的器官含有相同类型的细胞。产生类器官的干细胞包含一种预先编程的组织特性。干细胞‘知道’它来自于哪个器官,甚至在培养过程中,它也会产生我们身体这个器官中存在的各种细胞。”在与维尔茨堡大学医院的外科医生阿明·维格勒的合作下,巴特菲尔德博士的团队从胃、小肠和结肠中生成了类器官。他们意外地发现了一个巨大的分子复杂性,这是由反映细胞基因活性的RNA测序揭示的。

他们的发现之一是,来自消化道不同部位的类器官会启动特定的基因程序,这取决于它们的组织特性。“直觉告诉我们,胃和肠细胞必须产生不同的消化酶——但我们惊讶地发现,免疫系统的特定结合位点也是这种组织特性的一部分,”Bartfeld说。

免疫结合位点的特殊组织可能在器官特异性炎症疾病中发挥作用。它甚至可能与癌症的发展有关,其中慢性炎症也有牵连。炎症是如何导致癌变的,这都需要进一步的研究,而这又是一个新的基础。

类器官不仅可以在实验室中迅速大量生成,而且它们还有一个额外的优势,即它们由人体组织组成,形成人体器官的近似表示。由于人类和动物之间存在着实质性的差异,类器官可以帮助减少动物实验,并阐明独特的人类疾病。它们在药物开发中也发挥着越来越重要的作用。

类器官显示出内脏惊人的组织结构——同样在识别细菌和病毒方面也是如此

此外,类器官为研究生物真实模型中的基本分子过程开辟了全新的途径,如消化系统,这也是巴特菲尔德博士在维尔茨堡的研究团队的重点。我们消化道的上皮细胞有一个重要的屏障功能,它阻止细菌进入我们的身体。这些可能是病原体,如致病细菌或病毒。

与此同时,肠道中有数十亿种有益细菌,即所谓的微生物群,它们帮助我们消化食物。因此,上皮细胞必须能够同时感知友好和敌对的细菌或病毒,并做出适当的反应。这是通过被称为模式识别受体的特殊免疫结合位点来实现的。

这些受体识别肠道中不同细菌产生的特定分子。如果上皮细胞识别出由危险的病原体产生的分子,而不是有益的细菌,它们就必须发出警报并诱导免疫反应。到目前为止,尚不清楚上皮细胞是如何区分朋友和敌人的。“要理清免疫细胞、上皮细胞和微生物之间复杂的相互作用是极其困难的,”Bartfeld博士说。“然而,由于我们的类器官只包含上皮细胞,我们可以使用它们来专门研究上皮细胞在这种相互作用中的作用。”

在他们的研究中,科学家们发现每个模式识别受体都有自己的、特定的基因活动模式。该研究的第一作者Ozge Kayisoglu解释说:“胃和肠的每个部分都有自己独特的模式识别受体。”因此,上皮细胞的免疫反应是定位特异性的。这样,与小肠或结肠相比,胃对不同的细菌化合物产生反应。”这些免疫反应上的差异可能导致溃疡性结肠炎或节段性疾病。

是什么导致了细菌化合物的这种不同反应?最初,一个明显的假设是,免疫受体受到调节,以应对有益细菌的定植。为了验证这一假设,研究人员生成了从未接触过细菌的有机体。“数据显示微生物群确实有影响,但我们惊奇地发现,在很大程度上,对上皮细胞的免疫识别实际上是在发育过程中由基因决定的,不受环境的影响,”Bartfeld说。

总的来说,他们的发现代表了阐明炎症过程的重要一步。它们表明,消化道的每个部分都有自己特定的免疫识别受体组合。这种先天免疫功能的失调可能会促进炎症性疾病的发展。