研究人员发现细胞几十年后如何记住感染

免疫学中一个令人困惑的问题是，免疫细胞如何记住感染或疫苗接种，以便它们可以在几十年后开始行动?由加州大学伯克利分校的科学家与埃默里大学的研究人员合作开展的一项研究得出了一个答案：对原始入侵作出反应的一小部分相同免疫细胞仍存活多年，开发了保持它们的独特功能准备并等待相同的微生物重新入侵身体。

在这项研究之前，科学家们并不确定细胞如何记住30年前的感染。为了揭开这个谜团，研究小组在疫苗接种后的数周，数月和数年内通过人体跟踪了一种特定类型的免疫细胞，从而提供长期保护。

研究人员在给予长期黄热病病毒疫苗后，利用伯克利开发的技术监测人体内T细胞长期监测人体细胞的出生和死亡情况。研究人员发现负责长期免疫黄热病的CD8 + T细胞在接种疫苗后迅速增殖，但随后在疫苗接种后约四周开始进化为活细胞数超过10的细胞的“记忆池”。比平均T细胞长的时间。

“这项工作解决了关于急性感染后人类记忆CD8 + T细胞起源和寿命的基本问题，”加州大学伯克利分校的高级合着者兼营养科学和毒理学教授Marc Hellerstein说。“了解有效的长期免疫记忆的基础可能有助于科学家开发更好的疫苗，了解疾病之间的差异，并诊断个人免疫反应的质量。”

该研究将于12月13日发表在Nature杂志上。这项工作得到了美国国立卫生研究院的资助。

当有人接种疫苗或暴露于新的感染因子时，识别入侵者但从未被调用过的细胞 - 称为幼稚细胞 - 通过疯狂分裂和发展抗感染功能来做出反应。这创造了一大群所谓的记忆细胞，以其记忆特定感染因子并有效应对以后重复威胁的能力而命名。随着时间的推移，大型游泳池缩小为少数长期存储单元，这些存储单元可以提供延迟保护。但科学家们一直在争论这些记忆细胞如何在初次暴露后保持并准备好长时间打击。

该研究发现，接种疫苗后数年池的一种方法是通过开发几种独特的功能。从表面上看，通过它们基因的作用，它们看起来像是从未接触过感染的细胞，但是在他们的DNA上，研究人员发现了一种称为甲基化模式的指纹，它将它们识别为已经通过战斗作为感染- 抗细胞，称为效应细胞。

赫勒斯坦说：“这些细胞就像老兵一样，在血液和组织中扎营，他们在战斗中等待黄热病出现。”“他们正在安静地休息，他们穿着未经考验的新兵的衣服，但他们经验丰富，随时准备开始行动，并且如果入侵者返回，他们会疯狂扩张并积极进攻。”

在这项研究中，Hellerstein采用了他在20世纪90年代为艾滋病毒/艾滋病研究开发的技术，并且自那时起广泛用于追踪人体细胞的诞生和死亡。研究小组让受试者饮用少量含氘代替氢的水。氘是无毒的，但它比氢稍重，因此科学家可以通过质谱法跟踪它，当它被掺入体内细胞中新复制的DNA时，这种细胞只在细胞分裂过程中发生。使用这种方法，科学家们可以了解细胞池是新的还是旧的，因为新生细胞的DNA中会含有氘。随着时间的推移监测细胞的科学家或临床医生会发现，在患者恢复饮用普通水后，短寿命细胞中的氘水平会被稀释，而长寿细胞中的氘含量仍然很高。在这项新研究中，人们在收到活黄热病毒疫苗后不同时间饮用氘水，研究人员从患者身上分离出T细胞，然后分析了它们的氘含量。

黄热病病毒在美国不是一种威胁，这意味着所有受试者之前都没有暴露过，并且在标记期后不会暴露，这使得该疫苗非常适合研究新生细胞长期发生的情况。时间，当不再有任何传染性的代理人打架。

在第一次急性接触传染因子或疫苗后，身体的初始阶段会有许多短暂的感染战斗士兵，称为效应记忆细胞。然后在威胁被清除后，效应细胞消失，并且存在少量的长期记忆细胞。免疫学的核心问题之一是长期记忆细胞是通过效应阶段还是走自己的独立途径。研究小组发现，疫苗接种后头两周内广泛分裂的效应记忆库的一部分作为长期记忆细胞保持存活，每年的分裂次数少于一次。

幸存的记忆细胞的极长寿命使它们能够随着时间的推移变成一种独特的，以前未被识别的T细胞类型。长期记忆细胞具有一些分子标记，使它们看起来像从未激活的幼稚细胞，包括基因表达谱，看起来像天真细胞，但在其作为效应物的战斗中有其他分子标记细胞。

“这些结果清楚地表明，真正的长期记忆细胞曾经是已成为静止的效应细胞，”Hellerstein说。“这显然使他们能够在重新暴露于病原体后作为新的效应细胞迅速作出反应。”

研究小组计算出这些长期记忆细胞的半衰期为450天，而体内平均记忆T细胞的半衰期约为30天，在此期间它们通常反复暴露于常见环境中的抗原。因此，当记忆库变得安静时，这些独特的细胞保留了指纹，回到最初的暴露，并且如果再次暴露于病原体，则保持准备好快速响应。

“将独特的生活史与直接测量其长寿命的分子证据相结合，就是为这项研究提供了这样的力量，”Hellerstein说。“这项技术来衡量的诞生和细胞死亡的动态及垫款允许它被应用到非常小的数字细胞让这项研究中发生。”