免疫學(xué)中一個(gè)令人困惑的問題是，免疫細(xì)胞如何記住感染或疫苗接種，以便它們可以在幾十年后開始行動(dòng)?由加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家與埃默里大學(xué)的研究人員合作開展的一項(xiàng)研究得出了一個(gè)答案：對(duì)原始入侵作出反應(yīng)的一小部分相同免疫細(xì)胞仍存活多年，開發(fā)了保持它們的獨(dú)特功能準(zhǔn)備并等待相同的微生物重新入侵身體。

在這項(xiàng)研究之前，科學(xué)家們并不確定細(xì)胞如何記住30年前的感染。為了揭開這個(gè)謎團(tuán)，研究小組在疫苗接種后的數(shù)周，數(shù)月和數(shù)年內(nèi)通過人體跟蹤了一種特定類型的免疫細(xì)胞，從而提供長(zhǎng)期保護(hù)。

研究人員在給予長(zhǎng)期黃熱病病毒疫苗后，利用伯克利開發(fā)的技術(shù)監(jiān)測(cè)人體內(nèi)T細(xì)胞長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)人體細(xì)胞的出生和死亡情況。研究人員發(fā)現(xiàn)負(fù)責(zé)長(zhǎng)期免疫黃熱病的CD8 + T細(xì)胞在接種疫苗后迅速增殖，但隨后在疫苗接種后約四周開始進(jìn)化為活細(xì)胞數(shù)超過10的細(xì)胞的“記憶池”。比平均T細(xì)胞長(zhǎng)的時(shí)間。

“這項(xiàng)工作解決了關(guān)于急性感染后人類記憶CD8 + T細(xì)胞起源和壽命的基本問題，”加州大學(xué)伯克利分校的高級(jí)合著者兼營(yíng)養(yǎng)科學(xué)和毒理學(xué)教授Marc Hellerstein說。“了解有效的長(zhǎng)期免疫記憶的基礎(chǔ)可能有助于科學(xué)家開發(fā)更好的疫苗，了解疾病之間的差異，并診斷個(gè)人免疫反應(yīng)的質(zhì)量。”

該研究將于12月13日發(fā)表在Nature雜志上。這項(xiàng)工作得到了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的資助。

當(dāng)有人接種疫苗或暴露于新的感染因子時(shí)，識(shí)別入侵者但從未被調(diào)用過的細(xì)胞 - 稱為幼稚細(xì)胞 - 通過瘋狂分裂和發(fā)展抗感染功能來做出反應(yīng)。這創(chuàng)造了一大群所謂的記憶細(xì)胞，以其記憶特定感染因子并有效應(yīng)對(duì)以后重復(fù)威脅的能力而命名。隨著時(shí)間的推移，大型游泳池縮小為少數(shù)長(zhǎng)期存儲(chǔ)單元，這些存儲(chǔ)單元可以提供延遲保護(hù)。但科學(xué)家們一直在爭(zhēng)論這些記憶細(xì)胞如何在初次暴露后保持并準(zhǔn)備好長(zhǎng)時(shí)間打擊。

該研究發(fā)現(xiàn)，接種疫苗后數(shù)年池的一種方法是通過開發(fā)幾種獨(dú)特的功能。從表面上看，通過它們基因的作用，它們看起來像是從未接觸過感染的細(xì)胞，但是在他們的DNA上，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種稱為甲基化模式的指紋，它將它們識(shí)別為已經(jīng)通過戰(zhàn)斗作為感染- 抗細(xì)胞，稱為效應(yīng)細(xì)胞。

赫勒斯坦說：“這些細(xì)胞就像老兵一樣，在血液和組織中扎營(yíng)，他們?cè)趹?zhàn)斗中等待黃熱病出現(xiàn)。”“他們正在安靜地休息，他們穿著未經(jīng)考驗(yàn)的新兵的衣服，但他們經(jīng)驗(yàn)豐富，隨時(shí)準(zhǔn)備開始行動(dòng)，并且如果入侵者返回，他們會(huì)瘋狂擴(kuò)張并積極進(jìn)攻。”

在這項(xiàng)研究中，Hellerstein采用了他在20世紀(jì)90年代為艾滋病毒/艾滋病研究開發(fā)的技術(shù)，并且自那時(shí)起廣泛用于追蹤人體細(xì)胞的誕生和死亡。研究小組讓受試者飲用少量含氘代替氫的水。氘是無毒的，但它比氫稍重，因此科學(xué)家可以通過質(zhì)譜法跟蹤它，當(dāng)它被摻入體內(nèi)細(xì)胞中新復(fù)制的DNA時(shí)，這種細(xì)胞只在細(xì)胞分裂過程中發(fā)生。使用這種方法，科學(xué)家們可以了解細(xì)胞池是新的還是舊的，因?yàn)樾律?xì)胞的DNA中會(huì)含有氘。隨著時(shí)間的推移監(jiān)測(cè)細(xì)胞的科學(xué)家或臨床醫(yī)生會(huì)發(fā)現(xiàn)，在患者恢復(fù)飲用普通水后，短壽命細(xì)胞中的氘水平會(huì)被稀釋，而長(zhǎng)壽細(xì)胞中的氘含量仍然很高。在這項(xiàng)新研究中，人們?cè)谑盏交铧S熱病毒疫苗后不同時(shí)間飲用氘水，研究人員從患者身上分離出T細(xì)胞，然后分析了它們的氘含量。

黃熱病病毒在美國(guó)不是一種威脅，這意味著所有受試者之前都沒有暴露過，并且在標(biāo)記期后不會(huì)暴露，這使得該疫苗非常適合研究新生細(xì)胞長(zhǎng)期發(fā)生的情況。時(shí)間，當(dāng)不再有任何傳染性的代理人打架。

在第一次急性接觸傳染因子或疫苗后，身體的初始階段會(huì)有許多短暫的感染戰(zhàn)斗士兵，稱為效應(yīng)記憶細(xì)胞。然后在威脅被清除后，效應(yīng)細(xì)胞消失，并且存在少量的長(zhǎng)期記憶細(xì)胞。免疫學(xué)的核心問題之一是長(zhǎng)期記憶細(xì)胞是通過效應(yīng)階段還是走自己的獨(dú)立途徑。研究小組發(fā)現(xiàn)，疫苗接種后頭兩周內(nèi)廣泛分裂的效應(yīng)記憶庫的一部分作為長(zhǎng)期記憶細(xì)胞保持存活，每年的分裂次數(shù)少于一次。

幸存的記憶細(xì)胞的極長(zhǎng)壽命使它們能夠隨著時(shí)間的推移變成一種獨(dú)特的，以前未被識(shí)別的T細(xì)胞類型。長(zhǎng)期記憶細(xì)胞具有一些分子標(biāo)記，使它們看起來像從未激活的幼稚細(xì)胞，包括基因表達(dá)譜，看起來像天真細(xì)胞，但在其作為效應(yīng)物的戰(zhàn)斗中有其他分子標(biāo)記細(xì)胞。

“這些結(jié)果清楚地表明，真正的長(zhǎng)期記憶細(xì)胞曾經(jīng)是已成為靜止的效應(yīng)細(xì)胞，”Hellerstein說。“這顯然使他們能夠在重新暴露于病原體后作為新的效應(yīng)細(xì)胞迅速作出反應(yīng)。”

研究小組計(jì)算出這些長(zhǎng)期記憶細(xì)胞的半衰期為450天，而體內(nèi)平均記憶T細(xì)胞的半衰期約為30天，在此期間它們通常反復(fù)暴露于常見環(huán)境中的抗原。因此，當(dāng)記憶庫變得安靜時(shí)，這些獨(dú)特的細(xì)胞保留了指紋，回到最初的暴露，并且如果再次暴露于病原體，則保持準(zhǔn)備好快速響應(yīng)。

“將獨(dú)特的生活史與直接測(cè)量其長(zhǎng)壽命的分子證據(jù)相結(jié)合，就是為這項(xiàng)研究提供了這樣的力量，”Hellerstein說。“這項(xiàng)技術(shù)來衡量的誕生和細(xì)胞死亡的動(dòng)態(tài)及墊款允許它被應(yīng)用到非常小的數(shù)字細(xì)胞讓這項(xiàng)研究中發(fā)生。”