免疫细胞何时以及如何形成病原体遭遇的“记忆”并对再次感染作出反应

　　

记忆T细胞研究员Kathleen Abadie来自华盛顿大学生物工程系Hoa Yuan Keuh实验室和西雅图华盛顿大学医学院。Keuh实验室正致力于理解和设计免疫系统的控制电路。

关于某些杀死感染的白细胞如何以及何时决定形成与病原体相遇的记忆，出现了意想不到的发现。

几十年来，人们已经知道，这些细胞可以把自己变成持久的记忆细胞，在最初的感染被清除后，它们可以存活很长时间。它们准备迅速识别和消除未来同一种病原体的入侵。

这就是人们在接触或从疾病中恢复后对某些传染病产生抵抗力的原因之一。接种疫苗也是如此，通过教导免疫系统发现并攻击危险的病毒、寄生虫或细菌。

华盛顿大学医学院和华盛顿大学的科学家们，以及他们的合作者，想要精确地确定细胞毒性T淋巴细胞，一种直接破坏感染细胞的免疫白细胞，在感染期间决定形成记忆的时间。他们使用实时、实时成像来观察这些细胞整个谱系的轨迹。

他们的研究结果发表在《免疫》杂志上。共同主要作者是Kathleen Abadie和Elisa Clark，她们都是美国国家科学基金会的研究生，最近在资深作者郝元Kueh的实验室完成了他们的培训，郝元Kueh是华盛顿大学工程学院和医学院的一个联合部门的生物工程副教授。

研究小组写道:“我们的实验揭示了记忆决策中意想不到的灵活性，即在免疫反应的多个阶段产生记忆T细胞。在遇到病原体后，T细胞很早就决定是形成记忆，还是成为效应细胞，效应细胞具有强大的细胞杀伤能力，但寿命很短。”

这段视频显示了一个单纯的CD8 T细胞。一种白细胞，通过T细胞受体参与对刺激的免疫激活，具有黄色荧光报告蛋白标记转录因子TCF1的表达。被激活的细胞生长和增殖迅速，产生异质调控TCF1的后代。作者研究了这种异质反应的机制，它是记忆和效应T细胞决策的基础。电影右下方的计时器是以小时为单位的。

然而，他们补充说，在病原体被消灭后，效应细胞可以从本质上改变它们的想法，并决定加入记忆细胞池。

此外，研究人员还研究了这些细胞中形成灵活记忆的分子开关。他们了解到，这种开关作用于关键的记忆调节基因Tcf7。

他们解释说:“这个开关可以在对感染引起的刺激信号做出反应时提前关闭Tcf7。然而，重要的是，当这些信号消失时，这种开关是可逆的，从而使已经沿着效应轨迹前进的细胞能够逆转它们的路线。”

为什么T细胞在它们的记忆决定中需要留有余地?

“对于人类来说，”阿巴迪指出，“在做出决定后，有一定程度的灵活性来改变自己的想法，可以让个人更好地适应不确定和不断变化的环境。”

T细胞对不同威胁的有效反应可能也是如此。

记忆细胞研究员Elisa Clark在华盛顿大学生物工程系和西雅图华盛顿大学医学院Hoa Yuan Keuh实验室的一台计算机上分析免疫细胞数据。该实验室致力于理解和设计免疫系统的控制电路。来源:Keuh实验室/华盛顿大学

研究人员解释说，对T细胞决策的数学模型的分析表明，这种灵活性使得记忆既可以形成需要大规模免疫反应的致命病原体，也可以形成缓慢分裂的病原体，这些病原体不会试图击败免疫系统，而是试图逃避免疫系统。

研究人员补充说:“在感染过程中，在多个节点做出记忆命运决定的能力，也可能在免疫挑战的不断变化的情况下，允许更大的反应。”

阿巴迪和克拉克指出，这类研究可以解决长期以来围绕记忆细胞如何以及何时形成的不确定性。

他们希望这一发现将开辟新的研究途径，以增强对各种传染病和癌症的长期免疫保护。

这些研究是与华盛顿大学医学院基因组科学教授Jay Shendure和他实验室的前成员Junyue Cao，以及华盛顿大学物理学副教授Armita Nourmohammad和她实验室的研究生Obinna Ukogu合作进行的。

Kueh实验室团队还与埃默里大学的Rafi Ahmed实验室合作，并与Ahmed实验室的成员Rajesh Valanparambil合作。