美科學家成功創建體外胸腺類器官模型 重現專一性T細胞發育  

撰文記者 吳培安
日期2023-03-28
T細胞攻擊癌細胞示意圖。(圖片來源:網路)

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)