一群非常规的白细胞最近引起了免疫学家和临床医生的注意。与在我们的血液中循环到全身的传统T细胞不同,粘膜相关的不变T(MAIT)细胞主要存在于组织中,它们提供针对多种疾病的免疫保护。
MAIT细胞在人类中含量很高。虽然它们只占血液中淋巴细胞的2%,但MAIT细胞占肝脏淋巴细胞的10%至40%,并且在肺等组织中很常见。尽管如此,关于MAIT细胞生物学和临床功能的许多信息仍然未知。
在发表在Nature Cell Biology上的一项新研究中,拉霍亚免疫学研究所(LJI)的科学家探索了MAIT细胞在小鼠肺中的位置,功能,基因表达和代谢。
“新陈代谢是你的细胞使用燃料分子来完成工作的方式,”该研究的第一作者LJI讲师Thomas Riffelmacher博士说。“该领域最近发生了一场革命,研究开始将T细胞的功能与其代谢编程联系起来,但这尚未在MAIT细胞中进行探索。
为了开创这一研究方向,Riffelmacher与LJI教授兼首席科学官Mitchell Kronenberg博士合作,Mitchell Kronenberg博士是先天样T细胞的专家,可以产生更快速的反应。他们的最新工作表征了MAIT细胞中的这些特性,以及它们如何有助于人群抵抗病原体的能力。
这些努力揭示了MAIT细胞的两种不同的“风味”:一种是由糖推动的抗病毒亚型,另一种是由脂肪驱动的抗菌亚型。这些发现现在可能会激发新的疫苗和细胞疗法,改变这两个细胞群之间的平衡,以帮助个体对抗特定的病原体。
两种细胞类型的故事
MAIT细胞在某些感染后表现出增强的记忆样反应,在病原体离开身体后很长时间内,更高的细胞数量和更强的保护性反应增强了宿主的防御能力。Riffelmacher最初着手探索是什么分子变化驱动了MAIT细胞中这一重要的记忆功能。
为此,他将活细菌疫苗株交付给小鼠模型,几天之内,MAIT细胞在动物肺部扩张了100倍。Riffelmacher没想到的是,在这个扩大的群体中出现了两组不同的细胞。通过一系列全面的实验来表征这两种细胞谱系,几种不同的特性变得清晰起来。
MAIT细胞的一种亚型主要位于肺部血管中,产生由分泌称为干扰素-γ(IFN-ɣ)的细胞因子定义的1型免疫反应。这些淋巴细胞被称为MAIT1细胞,专门用于对抗细胞内微生物,即流感等病毒。
MAIT细胞的另一种亚型主要存在于肺组织中,产生由分泌不同细胞因子白细胞介素-17(IL-17)定义的17型免疫反应。MAIT17专门用于对抗细胞外微生物,即导致肺炎的细菌。
为了进一步证明它们独特的保护特性,研究人员纯化了MAIT1和MAIT17细胞并将其转移到新的小鼠中。与未经治疗的小鼠相比,这两个群体都增强了动物的免疫力。然而,MAIT1s对流感病毒有更好的保护,而MAIT17可以预防肺炎链球菌,这是肺炎的最常见原因。
比它们的功能差异更引人注目的是它们高度不同的代谢程序。每种细胞类型似乎都从不同的来源获得能量。
“我记得看到第一批数据并想,'哇,这是一个巨大的差异 - 我们需要研究这个,'”Riffelmacher说,他也是LJI免疫代谢核心主任。
MAIT1s在激活之前一直处于非常低能量的休眠状态,此时它们依靠糖(糖酵解)来获取燃料。另一方面,MAIT17s非常活跃,需要不断消耗脂肪酸才能通过线粒体产生足够的能量。当研究人员通过基因操纵白细胞代谢以支持糖酵解时,MAIT1细胞数量升高,证实代谢影响MAIT细胞反应。
(临床)用途是什么?
这是否意味着吃高脂肪食物可以保护您免受肺炎的侵害?Kronenberg说,饮食可以对体内代谢物的分布产生一些影响,但新陈代谢在细胞和生物体水平上的功能不同,因此没有证据表明改变一个人的饮食模式会影响MAIT细胞功能。
尽管如此,通过从药理学上调整这些代谢物的水平,研究人员实际上能够改变动物的MAIT细胞反应,可能更擅长对抗病毒感染或细菌。
为了在人类临床上做到这一点,研究人员建议开发疫苗来激活MAIT1或MAIT17细胞,甚至将一种细胞亚型移植到患者体内以增强特定的免疫反应。由于MAIT细胞和它们相互作用的主要信号蛋白在个体和物种中高度保守,因此与其他类型的白细胞相比,它们引发移植物抗宿主反应的可能性也小得多。
“我们希望在未来,我们将有选择性增强MAIT1或MAIT17的工具,以便患者可以根据需要调整其免疫系统以对抗不同的病原体,”Kronenberg说。