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可以活“四辈子”!《自然》新发现:免疫细胞具有难以置信的超长寿命!

学术经纬 学术经纬 2023-04-28

▎药明康德内容团队编辑  


通常在我们的认知中,细胞中只有邪恶的癌细胞能够永生,拥有不断复制的能力;相反,体内正常的细胞,只能经过一定次数的分裂,最终进入衰老、死亡程序。早在1960年代,有科学家提出,人类体细胞(卵子、精子、癌细胞除外)的分裂极限大约为50~60次


然而现在,科学家们惊奇地发现,我们可能远远低估了某些正常细胞的寿命和分裂能力!明尼苏达大学(University of Minnesota)的一支研究团队,通过持续十年的实验追踪发现,人们熟悉的一种免疫细胞——T细胞,具有超级长寿的潜力



研究团队发表在顶尖学术期刊《自然》上的论文显示,小鼠体内的T细胞寿命,可以远远超过动物本身的寿命。要知道,小鼠自己的寿命通常只有2~3年。而从它们体内获取的T细胞,通过不断转移到新的小鼠体内并进行刺激,寿命至少能保持10年,相当于活了四辈子


在这10年里,这些免疫细胞始终没有丧失复制能力,也没有像癌细胞那样失去控制。由于不断分裂,源自同一个T细胞的后代越来越多。“根据我们的计算,在这项研究中,T细胞能够产生的后代,加起来的体积足以比地球大30000多倍。”论文通讯作者David Masopust教授和论文第一作者Andrew G. Soerens博士指出。


单个初始T细胞有潜力产生至少1040个记忆T细胞后代,体积总和将是地球的30000多倍(图片来源:参考资料[1])


这一惊人的结果引起了很多科学家的关注。因为这意味着,免疫细胞似乎可以避免细胞衰老的命运,这对于新兴的细胞疗法、衰老研究领域都将产生重大的临床意义


我们知道,免疫系统中的T细胞在对抗各种感染时至关重要。当机体首次检测到细菌、病毒或疫苗等外来者时,T细胞会记录入侵者的存在,杀死被感染的细胞,而且产生的新的T细胞携带着对抗历史的记忆。之后,同样的入侵者再次出现时,T细胞可以迅速集结为一支大军快速发起攻击。


但不少研究人员注意到,如果刺激这些T细胞太多次——比如慢性感染或癌症的情况下,它们会“筋疲力尽”——对威胁的反应变得不再那么敏感,增殖潜力低下,很容易死亡,这显然大大限制了T细胞的作战能力。


图片来源:123RF


为了测试如何能让T细胞大军更长久地保持活力,Masopust教授的研究团队在此次研究的一开始,给小鼠注射了病毒疫苗,使之激活T细胞。经过几次加强免疫,对病毒分子有反应的T细胞数量大幅增加。随后,研究人员从免疫小鼠的脾脏和淋巴结中提取出一些细胞,扩增后将一部分注射到第二代小鼠体内,并用同样的免疫方式,让T细胞继续战斗。


这样的过程重复到了第三代、第四代小鼠中,总共进行了51次免疫,T细胞始终没有失去战斗能力。研究人员计算,T细胞的数量至少比起始时扩增了1040倍。


实验流程示意图(图片来源:参考资料[1])


T细胞天生就是短跑运动员,但可以被训练成马拉松运动员。”Masopust教授总结说,这种“训练”方法的重点是反复的刺激与休息相结合。他指出,这个实验可以为治疗癌症、优化疫苗开发、理解人类衰老等诸多问题带来启发。


宾夕法尼亚大学的知名免疫学家John Wherry教授对此评论说:“它告诉我们,如果我们了解如何正确产生免疫力,免疫力可以极为持久。”


还有一些科学家则从中看到了推进癌症免疫疗法的思路。在充满癌细胞的微环境中,T细胞反复受到刺激,很容易筋疲力尽,发生功能障碍。逆转这种耗竭,正是免疫疗法有效治疗癌症的关键。而这一结果显示,T细胞本身潜力巨大。


近年来备受关注的CAR-T疗法,利用患者的T细胞,通过基因改造,使之更好地攻击体内的肿瘤。对此,范德比尔特大学的Jeff Rathmell教授设想,尽管现在还不知道T细胞在此次实验中发生的遗传变化,但如果能使CAR-T细胞模拟这种变化,很有可能让CAR-T变得更强。


参考资料:
[1] Soerens, A.G., Künzli, M., Quarnstrom, C.F. et al. Functional T cells are capable of supernumerary cell division and longevity. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05626-9
[2] Immune Cells Can Avoid Aging to Produce Progeny 30,000x the Earth’s Volume. Retrieved Feb. 20, 2023 from https://www.nad.com/news/immune-cells-can-avoid-aging-to-produce-progeny-30000x-the-earths-volume
[3] The Case of the Incredibly Long-Lived Mouse Cells. Retrieved Feb. 20, 2023 from https://www.wired.com/story/the-case-of-the-incredibly-long-lived-mouse-cells/



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