造血干细胞具免疫记忆!为新冠肺炎疫苗开发铺路?

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近日,由法国国家健康与医学研究院(Inserm)和法国国家科学研究中心(CNRS)以及德勒斯登再生治疗中心(CRTD)组成的研究团队发现造血干细胞(hematopoietic stem cells)不仅能持续制造新的血液细胞和免疫细胞,还具有“免疫记忆”能力,能追踪过去被细菌或病毒感染的情况,以便将来可以触发更快及更有效的免疫反应。相关研究结果刊登于《Cell Stem Cell》。

先前的研究指出,先天免疫系统能够对感染做出即时防御,并且具有某种形式的记忆,但仍不清楚详细的机制。因此,该研究团队推测这种先天免疫系统的记忆是否在造血干细胞中形成的。为了验证这一假设,他们首先将小鼠暴露于大肠杆菌表面的脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)上。然后,再将从小鼠身上获得的造血干细胞转移到免疫系统先前已被破坏的未感染小鼠中,以这些干细胞完全重建其免疫系统。然后,他们再用绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)感染这一组小鼠,其死亡率仅为 25%。但是,未经造血干细胞注射的对照组小鼠死亡率高达 75%。

他们更进一步发现,LPS 诱导的免疫记忆需要 C/EBPβ。其中,骨髓性增强子(myeloid enhancers)富含 C/EBPβ 标靶,而 C/EBPβ 缺失反而消除 LPS 诱导的表观遗传标记和基因表现的长期印记。因此,在续发性感染(secondary infection)期间,短期免疫讯息传递能诱导 C/EBPβ 依赖的染色质可及性,进而诱导造血干细胞训练免疫(trained immunity)。

另外,他们也发现该机制不局限于特定的病原体,因为在另一个实验中,先前暴露于病毒抗原的造血干细胞,能保护小鼠免受于绿脓杆菌的二次感染。

由上述结果得知,造血干细胞具有免疫记忆,若能将接触过病原体的造血干细胞移植到小鼠内,能增强其免疫功能。不仅如此,这种免疫记忆不限于最初遇到的病原体,能产生范围更广的免疫保护作用。

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如何协助新冠肺炎疫苗开发?

近日,另一项观察研究指出,能诱导先天性免疫记忆的卡介苗疫苗也作用于造血干细胞,并提供一定程度的保护以抵抗呼吸道感染,该疫苗也正在进行研究以测试其对新冠肺炎(COVID-19)的有效性及安全性。对此,法国国家健康与医学研究院指出,本研究结果不仅增加人们对免疫系统和造血干细胞功能的理解,还有助于推动疫苗研发,特别是在目前新冠肺炎蔓延全球下,帮助科学家开发新冠疫苗。

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参考资料:
1. Cell Stem Cell. 2020 May 7;26(5):793. doi: 10.1016/j.stem.2020.03.014.
2. https://healthcare-in-europe.com/en/news/immune-memory-of-blood-stem-cells-could-help-fight-covid-19.html

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