追踪“巨噬细胞”：从哪来？到哪去？

 
 
追踪“巨噬细胞”：从哪来？到哪去？  
研究解析其起源和发育过程  

 

 

 

边志磊博士后（左）、兰雨研究员（中）和刘兵研究员观察细胞并讨论。

 

巨噬细胞是人体免疫系统的重要组成细胞，它可以吞噬细胞残片、垃圾，消化病原体，发挥“清道夫”的作用，还能像“哨兵”一样提醒其它免疫细胞“有敌入侵，准备战斗”，在免疫细胞与病原体激战时，它也常常冲在最前面。

 

随着研究深入，科学家们发现，它还可以调控器官发育，维持组织细胞间稳态，影响组织再生，参与神经系统修复等等。

 

巨噬细胞功能的失调与癌症、糖尿病及阿尔兹海默病等多种疾病密切相关。但一直以来，人们并不清楚，这种在“天使与恶魔”角色中切换自如的细胞最初来自哪里。

 

最近，一项来自解放军第五医学中心刘兵课题组、暨南大学基础医学院兰雨课题组等的研究揭示了人胚胎巨噬细胞的多重起源及发育过程，解析了组织驻留巨噬细胞特化过程的关键分子特征。相关研究结果在线发表于《自然》。

 

寻找巨噬细胞来源的“金钥匙”

 

除了为人熟知的免疫功能，巨噬细胞也发挥着一些重要的非免疫作用。胚胎早期，巨噬细胞参与卵黄囊脂质代谢、造血微环境形成、骨和神经系统发育等。

 

对成体来说，新生成的血液和免疫细胞一般认为都是由造血干细胞分化而来。但新近研究发现，小鼠体内有一些巨噬细胞比造血干细胞出现的还早，它通过自我更新，稳定持续地存在着。也就是说，这类巨噬细胞并不是由造血干细胞分化而来的。

 

已有研究发现，巨噬细胞早在小鼠肝脏造血发生前，就在卵黄囊中发育分化了，还在趋化因子的诱导下，随着血液到达脑部、表皮、肝脏等各个器官组织中“长期驻扎”，形成组织驻留型巨噬细胞。

 

“小鼠中的发现，让我们自然想探究人体中的情况，人巨噬细胞是否也存在多种起源？”该研究的第一作者、暨南大学基础医学院博士后边志磊说。

 

但是，由于胚胎样本获取不易、发育早期的巨噬细胞极其稀少，更无法追踪标记等客观原因，该领域研究一直无法取得突破性进展。

 

边志磊告诉《中国科学报》，“直到最近几年，单细胞组学技术的出现为解决这一科学难题提供了契机。课题组通过利用这项技术在在造血发育研究领域的不断积淀，终于掌握了探究巨噬细胞来源的‘金钥匙’，即单细胞转录组测序。” 

 

从卵黄囊中来，到全身去

 

研究人员首先从3-8周共8个人胚的卵黄囊、头、肝、循环血、皮肤、肺等组织或器官中，按照发育时间进行定期间隔取样，而后利用高精度的单细胞转录组测序技术，最终得到1231个细胞的高质量测序数据，据此绘制了人胚造血细胞发育图谱。

 

边志磊介绍，巨噬细胞最早来自于卵黄囊，且分两波产生，一波在卵黄囊中直接产生，而后分布到胚胎各处；另一波是由卵黄囊中的髓系偏向祖细胞迁移到肝脏后，先分化为单核细胞，再分化成巨噬细胞。

 

“这两种发育路径与此前在小鼠中的发现高度相似，表明巨噬细胞发育具有相当保守性。”他说。

 

而后，他们分别解析了这两种起源巨噬细胞的发育过程。