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华人学者:“T细胞杀手”养成由谁控制？

2016.8.10

　　在对抗感染和疾病（从爱滋病到癌症、糖尿病）的斗争中，T细胞是人体的第一道防线。

　　白血细胞就像士兵一样搜寻和摧毁入侵的细菌、病毒和寄生虫。T细胞对于我们的免疫系统至关重要，它们不仅找到并杀死被感染的细胞，而且也产生抗体，自然消除癌细胞，并记得我们身体几十年前遇到的细菌。

　　但是，即使是最强的军队，有时也会发现自己被围攻了。当自身免疫性疾病和病毒感染攻击我们的身体时，它们通过靶定T细胞而蓬勃发展——或杀死它们，破坏它们的性能，或导致它们内部失衡。如果T细胞减弱或耗尽，人类就几乎无法抵抗有可能致命的攻击。

　　最近，美国乔治华盛顿大学物理系副教授彭卫群（音译，Weiqun Peng）带领的一项新研究，可帮助我们的自然防御，并加强受损的细胞系统。彭卫群教授本科、硕士毕业于北京大学物理系，在University of Illinois at Urbana-Champaign， Department of Physics获得博士学位，现供职于乔治华盛顿大学物理系，具有终身教职，彭教授主要研究领域为物理与生物的交叉学科，包括理论生物物理学，计算生物学，生物信息学，系统生物学。他在“表观基因组 (epigenomics)的计算生物学与生物信息学研究”和“平衡与非平衡统计力学在理论生物学”方面取得一定成就。

　　在《Nature Immunology》发表的一项研究中，彭博士和博士生Zhouhao Zeng以及来自爱荷华大学的免疫学家，解开了T细胞身份背后的一部分谜团——单个T细胞如何决定它们将发挥什么功能。

　　这一发现，对于设计药物纠正T细胞的损耗或不平衡，是非常重要的，并可能有助于人体对自身免疫性疾病（如艾滋病）的防御。

　　彭博士说：“许多疾病通过扰动不同类型T细胞之间的平衡，而发挥作用。从理论上说，通过了解这些细胞是如何形成的，我们可以操纵T细胞的产生，并对抗自身免疫性疾病。”

　　助手和杀手

　　T细胞大致分为两类：辅助性T细胞（也被称为CD4），协调入侵感染的免疫反应，和杀手细胞（CD8），实际上破坏受感染的细胞来对抗疾病。

　　辅助细胞发出化学信息，提醒免疫系统一种病毒已被检测到。辅助细胞指导杀伤细胞复制自己，从而创建了一支CD8军队，寻找并消除感染的细胞。

　　人体内有2500万到十亿个T细胞。人类需要辅助性和杀伤性细胞来维持一个健康的免疫系统。正常的比例是，每四个杀手细胞就有一个辅助细胞。自身免疫性疾病患者的辅助细胞/杀伤细胞比例往往有所增加，而病毒感染者的比例则有所下降。

　　直到现在，研究人员还没有完全破译是什么因素控制着T细胞的身份——本质上说一个细胞如何“决定”它是一个辅助细胞还是杀手细胞。

　　彭博士的研究小组发现，一种称为转录因子的蛋白质之间的复杂相互作用，是构建独立的T细胞身份最重要的组成部分。彭博士说：“把转录因子看作开关，‘打开’或‘关闭’我们细胞中的基因。”

　　不同类型的细胞有不同的转录模式（称为基因表达），从而使基因或多或少的活跃。在T细胞的情况下，彭博士的研究发现，两个特定的转录因子——称为Tcf1和Lef1，可以一种维持T细胞身份的模式，“打开”或“关闭”基因。

　　如果这种开/关模式被破坏，细胞反而会变成辅助性的细胞。研究人员发现，这一壮举取决于这些转录因子一个先前未知的功能。它们有内在的酶相关活性，可以直接影响细胞的表观遗传组成。

　　Zeng说：“这一重大发现是基因调控的一个新视角。”自从2014年以来，他就在彭博士实验室从事T细胞项目。“很明显，CD4和CD8细胞在免疫系统中发挥重要的作用。如果在CD4／CD8混合出了错，我们对抗感染和疾病的能力就会受损。但如果生物医学科学家可以开发某种策略，打开/关闭T细胞分化途径，我们也许能够使药物击中分子靶点，并增强我们的免疫系统。”

　　作为一名计算生物物理学家，彭博士在项目中的角色是，分析爱荷华大学同事进行的实验所产生的高通量测序数据，以挖掘出有价值的信息。彭博士说，他们合作研究的结果是“出乎意料的”，因为根据传统的观点，转录因子和表观遗传调节因子总是被认为是独立的实体。

　　在检测了众多的情况之后，彭博士得出结论：Tcf1和Lef1是意想不到的决定因子，包含它们自己的表观遗传调控因子。

　　另外，中国农业大学生物学院的于舒洋教授，也是本文共同作者之一。

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