2020年7月3日

位置,位置,位置:即使肠道免疫反应也是特定于位置的

图片显示了相同的胃类器官:类器官的横截面显示了细胞核(蓝色)和细胞骨架(粉红色)。灰色是类器官的显微照片。这里单个类器官的大小约为四分之一毫米。图片来源:JMU的Julius-Maximilians-Universität维尔茨堡

为什么某些慢性炎症性肠病(例如克罗恩氏病)同时影响小肠和结肠,而其他溃疡性结肠炎(如溃疡性结肠炎)却局限于结肠?为了解决诸如此类的临床难题,维尔茨堡大学的研究人员在实验室中创建了消化道的微型版本。他们的发现之一:消化道包含固有的区段,可以为这些常见的炎症状况提供新的思路。

现在,科学家能够生成人体几乎所有器官(包括皮肤,大脑和肠道)的微型版本。这些 从产生 并称为“类器官”。

类器官的直径约为0.5毫米,可能仅相当于芥末粒的大小,但它们与真实器官显示出显着的相似性。分子感染生物学研究所传染病研究中心的负责人西纳·巴特菲尔德(Sina Bartfeld)博士说:“尽管它们的体积很小,但类器官却能很好地模拟它们的器官。” “类器官含有与真实器官相同类型的细胞。从其产生类器官的干细胞具有一种预先编程的组织身份。干细胞'知道'它来自哪个器官,甚至在培养时也会产生这种器官。人体器官中存在的各种细胞。”与维尔茨堡大学医院的外科医生Armin Wiegering合作,Bartfeld博士的团队从胃,小肠和结肠中产生了类器官。他们发现了RNA测序所揭示的出乎意料的大分子复杂性,这反映了细胞的基因活性。

他们的发现之一是来自不同部位的类器官 根据它们的组织身份,打开特定的基因程序。巴特菲尔德说:“直觉上胃和肠细胞必须产生不同的消化酶,但是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。”

免疫结合位点的特定组织可能在器官特异性炎性疾病中起作用。它甚至可能与癌症的发展有关,而癌症也与慢性炎症有关。是否是这种情况以及炎症如何导致癌变还需要进一步研究,为此类器官形成了新的基础。

不仅在实验室中可以快速大量生成类器官,它们还具有由人体组织组成并形成人体器官的近似表示的优点。由于人与动物之间存在实质性差异,类器官可以帮助减少动物实验并独特地阐明人类疾病。它们在药物开发中也起着越来越重要的作用。

类人生物显示出惊人的肠道组织-也涉及细菌和病毒的识别

此外,类有机物开辟了一种全新的方式来研究生物学上真实的模型中的基本分子过程,例如消化系统,这也是巴特费尔德博士在维尔茨堡的研究团队的重点。消化道中的上皮细胞具有重要的屏障功能,可以阻止细菌进入人体。这些可能是病原体,例如引起疾病的细菌或病毒。

同时,数十亿有益细菌(所谓的微生物群)可以在肠道内定殖,这些细菌可以帮助我们消化食物。因此,上皮细胞必须能够感知友好的和敌对的细菌或病毒并做出适当的反应。这是通过特殊的免疫结合位点(称为 .

这些受体识别肠中不同细菌产生的特定分子。如果上皮细胞识别由危险病原体产生的分子,而不是有益细菌,则它们必须发出警报并诱导免疫反应。到目前为止,还不清楚上皮细胞如何在敌对之间区分。 “很难弄清免疫细胞之间,上皮细胞之间的复杂相互作用。 和微生物,” Bartfeld博士说,“但是,由于我们的类器官仅含有 ,我们可以使用它们来专门研究上皮在这种相互作用中的作用。”

在研究过程中,科学家发现每种模式识别受体都有其自己的,片段特异性基因活性模式。该研究的第一作者ÖzgeKayisoglu解释说:“胃以及肠的每个部分都有其自身的模式识别受体库。” “因此,上皮的免疫反应是位置特异性的。通过这种方式,胃对小肠或结肠以外的细菌化合物起反应。”免疫反应的这些差异可能会导致特定部位的疾病,例如溃疡性结肠炎或克罗恩氏病。

是什么引起这种对细菌化合物的差异反应?最初,一个明显的假设是免疫受体响应有益细菌的定殖而受到调节。为了验证这一假设,研究人员产生了从未与细菌接触的类器官。巴特菲尔德说:“数据表明微生物群确实起作用。但是,我们惊讶地发现,在很大程度上,上皮的免疫识别实际上是在发育过程中由基因决定的,并且与环境无关。”

总的来说,他们的发现代表了阐明炎症过程的重要一步。他们表明,消化道的每个部分都有其自己的免疫识别受体的特定组合。这种先天免疫的功能障碍可能促进炎症性疾病的发展。

更多信息: Ozge Kayisoglu等。特定位置的细胞身份而不是暴露于GI微生物群定义了肠道上皮细胞中的许多先天免疫信号传导级联, 胆量 (2020)。 DOI:10.1136 / gutjnl-2019-319919

期刊信息: 胆量

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