Science Immunology發現負責快速免疫反應的關鍵代謝過程

來源：作者：人氣：-發表時間：2024-03-19 12:08:00【大中小】

摘要：研究人員在細胞中發現了一種關鍵的代謝物，它有助于指導免疫反應，并在單個細胞水平上解釋了為什么最有效地識別病原體、疫苗或患病細胞的免疫細胞比其他細胞生長和分裂得更快。

費城兒童醫院(CHOP)的研究人員在細胞中發現了一種關鍵代謝物，它有助于指導免疫反應，并在單細胞水平上解釋了為什么最有效地識別病原體、疫苗或患病細胞的免疫細胞比其他細胞生長和分裂得更快。研究結果還表明，更好地了解這種代謝物及其在免疫反應中的作用，可以改進免疫療法的設計，創造針對不同類型癌癥的更持久的反應，并增強疫苗策略。該研究結果今天發表在《科學免疫學》雜志的網站上。

抗原是我們的免疫系統識別的外來物質，并通過產生更多的T細胞和B細胞做出反應。這些細胞每個都有獨特的受體，可以識別特定的抗原并做出適當的反應，當再次暴露于相同的抗原時，它們可以“記住”并做出類似的反應。T細胞或B細胞看到自身抗原的能力被稱為親和力。這個免疫學的基本概念就是疫苗的工作原理。當這些T細胞和B細胞遇到病原體時，身體需要那些最能識別它們的抗原的細胞，它們具有高親和力，可以更快地分裂，產生更多的子細胞，“攻擊”入侵者。

圖1 單細胞NAD（H）水平預測克隆性淋巴細胞擴增動力學

然而，為什么高親和力免疫細胞反應更有效的潛在機制對研究人員來說仍然是一個謎。在看到抗原后，T細胞和B細胞內部的化學物質需要改變，以使它們能夠做出適當的反應。這項研究的研究人員想要研究新陳代謝，以了解是什么原因導致高親和力細胞知道它們需要更快地分裂才能做出適當的反應。

“我們想看看特定代謝物是否對T細胞受體親和力敏感，并在免疫反應期間控制T細胞擴增，”資深研究作者Will Bailis博士說，他是CHOP和賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院病理學和實驗室醫學助理教授。

研究人員發現，在T細胞激活的早期階段，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)是T細胞受體代謝重編程的關鍵親和力依賴成分。利用流式細胞術，研究人員可以在激活后立即觀察單個細胞中的NAD，并顯示它如何決定T細胞未來分裂的次數。因此，研究人員可以從本質上預測T細胞的行為以及它們分裂的次數，這是基于它們開始時NAD的數量。

圖2 NAD生物合成是TCR親和力依賴性代謝組的核心組成部分

此外，研究人員發現，控制細胞允許產生多少NAD可以控制細胞何時從靜止狀態進入想要分裂的狀態，這表明代謝物可以用來改善某些T細胞驅動療法或疫苗的反應。

貝利斯說:“我們相信，這項研究表明，單個細胞的代謝差異是相似細胞有時表現出顯著不同行為的關鍵原因，這可能為我們提供了一種見解，即驅動疾病和功能障礙的潛在過程，這些過程不能簡單地用基因調節或信號傳導來解釋。”“隨著更多的工作，我們也相信這些信息可能被用于改善疫苗策略，以及用于治療癌癥和其他疾病的細胞療法的反應和持久性。”

參考資料

[1] Single-cell NAD(H) levels predict clonal lymphocyte expansion dynamics