免疫系統(tǒng)可以保護(hù)我們的身體免受病毒、細(xì)菌和其他病原體的入侵攻擊。通俗地說(shuō)，它就是身體的“國(guó)防軍”，擔(dān)任著防御外來(lái)侵略的任務(wù)。這種保護(hù)大部分是由造血免疫細(xì)胞“軍隊(duì)”提供的，這些細(xì)胞源自骨髓，專(zhuān)門(mén)對(duì)抗病原體。“軍隊(duì)”成員有巨噬細(xì)胞（可去除病原體）、T細(xì)胞（殺死感染的病毒產(chǎn)生細(xì)胞）以及B細(xì)胞（產(chǎn)生中和病原體的抗體）。

當(dāng)然，免疫功能可不僅限于這些“專(zhuān)家”，還有更多類(lèi)型的細(xì)胞能夠感知自己何時(shí)被感染，并參與對(duì)抗病原體的免疫反應(yīng)。

結(jié)構(gòu)細(xì)胞（Structural cells）就是這樣的存在。它是人體的重要組成部分，在塑造組織和器官的結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用。比如，上皮細(xì)胞構(gòu)成皮膚表面，同時(shí)還將組織和器官彼此分開(kāi)；內(nèi)皮細(xì)胞包裹所有血管；成纖維細(xì)胞提供結(jié)締組織，使組織和器官保持形狀。

結(jié)構(gòu)細(xì)胞一直很“低調(diào)”，被認(rèn)為是人體的簡(jiǎn)單且無(wú)趣的組成部分。但是不能小瞧它，其在自身免疫性疾病（如類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和炎癥性腸?。┖桶┌Y中發(fā)揮著重要作用。

來(lái)自?shī)W地利科學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究中心（CeMM）Christoph Bock實(shí)驗(yàn)室的Thomas Krausgruber、Nikolaus Fortelny及其同事試圖走進(jìn)這個(gè)性格低調(diào)但實(shí)力高調(diào)的“大佬”。他們?cè)谧钚卵芯恐?，通過(guò)對(duì)人體結(jié)構(gòu)細(xì)胞的表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄調(diào)控進(jìn)行系統(tǒng)的、全基因組分析，來(lái)闡明結(jié)構(gòu)細(xì)胞在免疫調(diào)控中的作用。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《Nature》雜志上。

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2424-4

具體來(lái)說(shuō)，CeMM的研究人員利用高通量測(cè)序技術(shù)(RNA-seq, ATAC-seq, ChIPmentation)對(duì)健康小鼠12個(gè)器官的三種結(jié)構(gòu)細(xì)胞(上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞)進(jìn)行測(cè)序，建立了結(jié)構(gòu)細(xì)胞免疫基因活性的全面目錄。

這個(gè)數(shù)據(jù)集揭示了免疫基因在結(jié)構(gòu)細(xì)胞中的廣泛表達(dá)，以及基因調(diào)控模式的高細(xì)胞類(lèi)型特異性和器官特異性。生物信息學(xué)分析檢測(cè)了控制結(jié)構(gòu)細(xì)胞和造血免疫細(xì)胞之間復(fù)雜相互作用網(wǎng)絡(luò)的基因，揭示了結(jié)構(gòu)細(xì)胞參與對(duì)病原體反應(yīng)的潛在機(jī)制。

有趣的是，許多免疫基因表現(xiàn)出通常與高基因表達(dá)相關(guān)的表觀遺傳學(xué)特征，而從健康小鼠獲得的結(jié)構(gòu)細(xì)胞中觀察到的表達(dá)低于基于表觀遺傳學(xué)特征的預(yù)期。因此，CeMM研究人員假設(shè)，這些基因在表觀遺傳學(xué)上被預(yù)先編程，當(dāng)它們的活性被需要時(shí)(例如對(duì)病原體的反應(yīng))，就會(huì)快速上調(diào)。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，他們利用自己在病毒免疫學(xué)和感染生物學(xué)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，與CeMM的Andreas Bergthaler實(shí)驗(yàn)室合作。

結(jié)果不出意料，當(dāng)小鼠感染了觸發(fā)廣泛免疫反應(yīng)的病毒（LCMV）時(shí)，許多表觀遺傳上準(zhǔn)備被激活的基因被上調(diào)，并促進(jìn)了結(jié)構(gòu)細(xì)胞對(duì)病毒感染反應(yīng)的轉(zhuǎn)錄變化。這些結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)細(xì)胞實(shí)現(xiàn)了一種“表觀遺傳潛力”，可預(yù)先編程使其參與快速免疫反應(yīng)。作為另一項(xiàng)驗(yàn)證，研究人員通過(guò)向小鼠體內(nèi)注射細(xì)胞因子觸發(fā)了人工免疫反應(yīng)，確實(shí)發(fā)現(xiàn)許多相同的基因被上調(diào)。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)細(xì)胞中免疫基因調(diào)節(jié)的驚人復(fù)雜性。這些結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)細(xì)胞不僅是人體必不可少的組成部分，而且在機(jī)體抵御病原體方面起著廣泛的作用。此外，所提供的數(shù)據(jù)有助于開(kāi)發(fā)針對(duì)涉及免疫系統(tǒng)的許多疾病的創(chuàng)新療法。

參考資料：

[1]Smart structures: Structural cells of the body control immune function