首个人类胸腺图谱揭示终身免疫秘密

研究人员绘制了胸腺的发展图谱，揭示了其在训练T细胞和建立终身免疫基础方面的作用。OrganAxis工具允许高分辨率的空间分析，为癌症和与年龄相关的免疫功能下降的工程免疫疗法打开了大门。早期胸腺发育（受孕后12周）可能对长期免疫健康和治疗策略产生深远影响。

科学家们发现，终身免疫的基础比先前认为的要早得多，他们创建了首个人类胸腺的空间图谱，这是一个关键器官，负责训练免疫细胞对抗感染和癌症。

先进癌症疗法和移植成功的免疫细胞发育

来自Wellcome Sanger研究所及其比利时根特大学、美国国立过敏与传染病研究所和其他机构的合作者发现了免疫细胞发育的显著差异。这一理解有助于科学家在体外创造免疫细胞以对抗癌症、对抗与年龄相关的免疫功能下降并减少移植排斥的可能性。该研究发表在《自然》杂志上，是国际人类细胞图谱（HCA）项目的一部分，该项目旨在绘制人体中每种细胞类型的图谱。从研究胸腺样本在出生前后的变化中获得的见解，可能帮助未来的研究人员创建人工胸腺，这是为老年人或免疫系统受损的人群工程化治疗性免疫细胞的第一步。

解码胸腺：T细胞训练、免疫和与年龄相关的衰退的见解

这项工作是《自然组合》期刊中40多篇HCA出版物之一，标志着我们对人类身体的理解迈出了重要一步。免疫系统使用多种T细胞来防御身体免受感染和癌症的侵害，T细胞是一种白细胞。T细胞必须首先接受训练，以识别危险而不攻击自身健康的细胞。这种重要的T细胞训练发生在胸腺中，胸腺是一个位于胸骨下方的小器官。当胸腺功能失调时，会导致免疫力下降或自身免疫疾病，如1型糖尿病和类风湿性关节炎。尽管胸腺非常重要，但对其早期发育知之甚少，因为它仅在婴儿期发挥作用，随后迅速退化。研究其早期阶段可以帮助我们理解为什么免疫力会随着年龄的增长而下降，使老年人更容易受到感染并且对疫苗反应较差。

胸腺发育的图谱：T细胞工程和再生免疫的见解

在这项新工作中，来自Wellcome Sanger研究所及其合作伙伴的研究人员使用单细胞测序和高级空间映射技术，追踪了从受孕后11周到3岁的胸腺和T细胞发育。他们发现，该器官的基本结构和功能早在受孕后12周就已经形成，这意味着早期妊娠变量可能对长期免疫功能的影响比之前认为的更大。研究人员发现了几种T细胞类型发育的显著差异——一些帮助协调免疫反应，通过指导其他免疫细胞，而另一些则积极攻击感染或恶性细胞。这一见解可以帮助开发新的T细胞工程药物，选择性地增强癌症治疗的免疫力，同时抑制自身免疫疾病和移植的免疫力。研究人员还在胸腺中发现了产生关键支持细胞的祖细胞区域，同时模拟身体自身的环境，防止T细胞对自己的反应。这可能有助于未来研究人员开发人工胸腺，用于老年人或免疫系统受损人群的再生免疫疗法。该研究的重要成功是建立了标准化的高分辨率空间映射工具OrganAxis，使研究人员能够以前所未有的细节比较胸腺样本的组成和结构组织。这种方法可以应用于其他随着时间显著变化或个体间差异很大的器官，如肝脏或肾脏。

新胸腺图谱揭示增强免疫疗法的途径

该研究的共同第一作者、曾在Wellcome Sanger研究所和EMBL-EBI工作、现任职于剑桥大学干细胞研究所的Nadav Yayon博士表示：“胸腺在建立终身免疫方面具有独特的重要性，但由于其各个发育阶段看起来像是完全不同的器官，因此之前的比较一直很困难。OrganAxis使我们能够结合多个空间数据集，揭示单独观察时会忽略的隐藏特性。使用关键结构作为参考点，就像徒步旅行者使用地标导航一样，我们现在可以看到结构如何在早期出现，并随时间跟踪T细胞训练。”

该研究的共同第一作者、曾在Wellcome Sanger研究所工作、现任职于剑桥大学干细胞研究所的Veronika Kedlian博士表示：“我们关于健康胸腺生长的地图可能会导致新的方法来增强免疫力，特别是在老年人或胸腺缺陷者中。我们已经在使用这一资源来研究与年龄相关的免疫变化和疾病，如DiGeorge综合征，患有这种病的儿童天生没有功能性的胸腺，极易感染。”

该研究的资深作者、人类细胞图谱的联合创始人、曾在Wellcome Sanger研究所工作、现任职于剑桥大学干细胞研究所的Sarah Teichmann博士表示：“这张胸腺地图是第一个具有单细胞分辨率和转录组宽度的全面人类器官表示。这是我们通过人类细胞图谱逐个细胞地理解人类生物学的重要拼图。了解胸腺如何在早期阶段教育免疫细胞，为我们提供了对免疫缺陷和自身免疫疾病的新的见解。该地图为开发增强或修改免疫反应的药物提供了宝贵的见解。”

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