Science Immunology发现免疫细胞在免疫系统外的新作用：免疫细胞在出生前塑造肺部

子科生物报道：研究人员发现，免疫细胞在指导人体肺组织发育过程中起着积极而密切的作用，彻底改变了我们对早期肺发育和免疫细胞在免疫系统外的作用的理解。

这项研究为理解和治疗呼吸系统疾病，如慢性阻塞性肺疾病(COPD)提供了新的见解。呼吸系统疾病几乎占全世界五岁以下儿童死亡总数的20% 1。

这项工作揭示了免疫系统和呼吸系统之间令人惊讶的协调，其发展比以前认为的要早得多。这一发现引发了关于免疫细胞在全身其他发育器官中的潜在作用的问题。

来自伦敦大学学院威康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)的研究人员和他们在EMBL欧洲生物信息学研究所的合作者使用先进的单细胞技术绘制了早期人类肺部免疫细胞随时间的发展图。

这项研究首次创建了发育中的肺的免疫细胞图谱。它是国际人类细胞图谱计划的一部分，该计划正在绘制人体每一种细胞类型，以改变我们对健康、感染和疾病的理解。

12月15日发表在《科学免疫学》杂志上的这一发现将有助于阐明儿童肺部疾病背后的机制。

免疫细胞构成气道和成熟肺的很大一部分，它们具有关键的气体交换和屏障功能，为呼吸道感染提供保护。然而，与结构细胞或衬里细胞类型相比，免疫细胞在发育器官中的作用仍未得到探索。最近的发现证实，早在发育5周后，人体肺部就存在免疫细胞。

为了探索免疫系统是否会影响肺部的生长，研究小组研究了发育5至22周的早期人类肺部的免疫细胞。他们使用了各种技术，包括单细胞测序和肺细胞培养实验，以观察免疫细胞是否会影响肺细胞的发育。

他们确定了肺发育的关键调节因子，包括促进肺干细胞分化为专门的成熟细胞类型的信号分子IL-1β和IL-13。

研究人员发现了先天免疫细胞的浸润，其次是适应性免疫细胞。先天细胞包括先天淋巴样细胞(ILCs)、自然杀伤细胞(NK)、骨髓细胞和祖细胞。对于适应性免疫细胞和T细胞，检测到发育和成熟的B系细胞，表明肺环境支持B细胞的发育。

这些发现从根本上改变了对胎儿肺成熟至关重要的免疫和上皮相互作用的理解。他们还认为，早期免疫紊乱可能表现为儿科肺病。

这些关于早期肺形成机制的新见解也将有助于开发新的治疗方法来再生受损肺组织和恢复肺功能。

贺鹏博士和乔·巴恩斯博士是这项研究的共同第一作者，他们分别来自Wellcome Sanger研究所、EMBL的欧洲生物信息学研究所和伦敦大学学院医学部，他们说:“通过采用一种集中的策略来绘制免疫系统，我们揭示了免疫细胞和发育中的肺部之间的共生关系。这些详细的见解为潜在的再生疗法打开了大门，不仅在肺部，而且在其他重要的人体器官。”

这项研究的资深作者、伦敦大学学院医学部的Marko nikoliki博士和呼吸医学名誉顾问说:“我们现在知道免疫上皮的串扰是早期肺部发育的一个特征。这一健康肺部发育的重要基线将帮助我们了解当肺部发育过程被破坏时会发生什么，例如早产，这会导致呼吸缺陷。”

这项研究的资深作者、韦尔科姆桑格研究所的克斯廷·迈耶博士说:“免疫细胞的积极参与扩大了理解和解决肺形成受损问题的可能性。这种机制最令人兴奋的是，它也可能适用于其他器官系统。”

这项研究的资深作者、威康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)的萨拉·泰希曼(Sarah Teichmann)博士说:“如果我们要完全了解疾病的根本原因，我们需要对人体各个阶段的细胞有一个完整的了解。”这对全面的人类细胞图谱的重要贡献将为研究肺部疾病提供宝贵的参考。”