近(23)日，美國佛羅里達大學(University of Florida)的研究團隊，將人類誘導性多潛能幹細胞(iPSC)成功分化成胸腺類器官(organoid)，且在體外也具備產生專一性T細胞的能力，讓科學家獲得一項研究胸腺功能、T細胞發育及移植免疫學的突破性工具。這項研究發表在《Stem Cell Reports》。
 
胸腺是人類免疫系統發育出正常功能的必備器官，它使得T細胞能夠辨別敵我，在對自身細胞具有耐受性的同時，對外來物質產生反應。但是，隨著人體老化，胸腺的功能和T細胞的輸出會逐漸減少，進而增加自體免疫及疾病的風險，或是影響對抗感染的能力。
 
過去，科學家都是利用動物模型打造胸腺類器官，在實驗室培養類器官、並移植到老鼠體內。不過，在這之前還沒有人能從人類細胞中，培養出能夠重現胸腺功能的類器官。
 
雖然有團隊在2014年發表過能夠生成T細胞的胸腺模型，但未能成功重現胸腺的負向篩選(negative selection)功能。負向篩選是讓不會對自身細胞發動攻擊的T細胞被保留下來，同時移除對自身細胞會產生反應T細胞的重要過程。
 
在這項新研究中，佛羅里達大學教授Holger Russ所帶領的研究團隊，首次利用人類iPSC細胞株，製作出具備患者專一性(patient-specific)，且能夠支持胸腺上皮細胞(TEC)及T細胞發育的胸腺類器官。在構造上，它包含了胸腺上皮前驅細胞(TEP)、造血前驅細胞、間質幹細胞等，能夠生成T細胞、趨化因子(chemokines)和其他類型的細胞。
 
接著，團隊經由尋找、辨識T細胞的標誌，確認類器官中的T細胞，能夠因應外界反應而增生；為了瞭解類器官是否如同真正的胸腺也有自我調節能力，團隊也檢查了類器官負向篩選的標誌，以及調節性T細胞(Treg)的生產。Treg是一群特化的T細胞，會負責處理失控的T細胞及引起自體免疫反應的細胞激素(cytokine)，結果顯示，儘管程度不高，但類器官會表現負向篩選的標誌和Treg的發育。
 
Russ表示，從人類多潛能幹細胞衍生、具備正常功能的人類胸腺，不僅提供了一種再生策略，也提供了一套實驗性的體外模型系統，讓科學家得以探究胸腺機能不全或是胸腺功能相關機制，為未來的胸腺缺陷之細胞基礎(cell-based)療法開發提供助力。
 
研究團隊表示，將會繼續嘗試改善類器官模型表現負向篩選和Treg的生成，以及其他面向。此外，團隊也已經著手進行其他研究，例如研究T細胞如何在胸腺中發育，以及追蹤細胞如何隨著時間變化的細胞輿圖(cell atlas)。
 
參考資料：
https://www.eurekalert.org/news-releases/983015
原始研究：
https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(23)00060-7
 
(編譯 / 吳培安)