在一項(xiàng)新的研究中，來自德國弗萊堡大學(xué)、哥廷根大學(xué)醫(yī)學(xué)中心、柏林大學(xué)夏里特醫(yī)學(xué)院、波鴻魯爾大學(xué)、埃森大學(xué)醫(yī)院和比利時(shí)根特大學(xué)的研究人員構(gòu)建出人類和小鼠大腦自身免疫系統(tǒng)的全新圖譜。他們首次證實(shí)大腦中的吞噬細(xì)胞，即所謂的小膠質(zhì)細(xì)胞(microglia)，都具有相同的核心特征，但是依據(jù)它們的功能以不同的方式適應(yīng)?？茖W(xué)家們之前認(rèn)為這些是不同類型的小膠質(zhì)細(xì)胞。這一發(fā)現(xiàn)是通過一種新的高分辨分析單個(gè)細(xì)胞的方法取得的，在理解大腦疾病中起著重要的作用。他們?cè)敿?xì)地展示了人體大腦中的免疫系統(tǒng)如何在多發(fā)性硬化癥的病變過程中發(fā)揮變化，這對(duì)未來的治療方法開發(fā)具有重要的意義。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年2月21日的Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Spatial and temporal heterogeneity of mouse and human microglia at single-cell resolution”。論文通訊作者為弗萊堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)病理學(xué)研究所醫(yī)學(xué)主任Marco Prinz博士。論文第一作者為弗萊堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)病理學(xué)研究所的Takahiro Masuda博士、Roman Sankowski博士和Ori Staszewski博士。

論文通訊作者、弗萊堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)病理學(xué)研究所醫(yī)學(xué)主任Marco Prinz博士說，“我們能夠證實(shí)大腦中僅一種類型的小膠質(zhì)細(xì)胞以多種形式存在。這類免疫細(xì)胞是非常多才多藝的全能者，不是像教科書上到目前為止所認(rèn)為的專精者。”

多才多藝的全能者而不是專精者

鑒于位于血液中的免疫細(xì)胞被血腦屏障阻擋在大腦和脊髓之外，大腦需要它自身的免疫防御---小膠質(zhì)細(xì)胞。大腦中的這些吞噬細(xì)胞在胚胎發(fā)育的早期就產(chǎn)生，隨后清除入侵的細(xì)菌和死亡的神經(jīng)細(xì)胞。它們有助于大腦的成熟和終生可塑性。人們之前并不清楚的是在健康和患病的大腦中發(fā)揮多種作用的小膠質(zhì)細(xì)胞否存在亞型。

在這項(xiàng)新的研究中，這些研究人員對(duì)小鼠模型大腦和從患者身上移除的人體大腦組織中的小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

借助于進(jìn)行單細(xì)胞分析的新方法，這些研究人員非常詳細(xì)地展示了小膠質(zhì)細(xì)胞的特征。為此，他們利用顯微鏡研究大腦不同區(qū)域和不同發(fā)育階段的小膠質(zhì)細(xì)胞。他們還利用單細(xì)胞分析方法分析了這些免疫細(xì)胞的RNA水平。分析結(jié)果表明小膠質(zhì)細(xì)胞都具有相同的核心特征，但是依據(jù)它們的功能，在不同的發(fā)育階段和不同的大腦區(qū)域有不同的適應(yīng)性。

有望對(duì)多發(fā)性硬化癥患者有幫助

調(diào)節(jié)失常的小膠質(zhì)細(xì)胞也參與了幾種腦部疾病。特別是，它們?cè)诎柎暮Ｄ?、多發(fā)性硬化癥和自閉癥等一些精神疾病的產(chǎn)生中起著關(guān)鍵作用。在健康的大腦中，小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)細(xì)胞周圍形成一個(gè)均勻的網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)在疾病發(fā)生時(shí)可在幾分鐘內(nèi)發(fā)生變化并形成許多新的吞噬細(xì)胞以限制損傷。

Prinz說，“我們?nèi)缃駬碛腥祟惔竽X的第一個(gè)高分辨率的免疫細(xì)胞圖譜。這也讓我們能夠理解這些免疫細(xì)胞在多發(fā)性硬化癥等疾病中如何發(fā)生變化。在多發(fā)性硬化癥患者中，我們成功地描述了處于一種多發(fā)性硬化癥特異性狀態(tài)的小膠質(zhì)細(xì)胞。我們希望在未來靶向處于有害狀態(tài)的小膠質(zhì)細(xì)胞亞群將是有可能的。”

Prinz說，“觀察到小膠質(zhì)細(xì)胞有如此靈活是非常令人興奮的。”對(duì)小鼠模型的研究讓這些研究人員走上正軌。然而，Masuda也成功地證實(shí)人類小膠質(zhì)細(xì)胞要比實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中的復(fù)雜得多。Masuda說，“人類大腦中的個(gè)體變化也會(huì)在生命過程中在小膠質(zhì)細(xì)胞中留下痕跡。”