Science：細胞的命運自己來做主

近日來自澳大利亞沃爾特伊麗莎•霍爾研究所免疫學部的研究人員在B細胞研究中獲得了令人驚訝的發現，他們證實B細胞可在某種程度上控制自己的命運。這一研究發現將在很大程度上改變科學家們對於細胞命運決定因素的理解。相關研究論文於2012年1月5日發表在《科學》（Science）雜誌上。
當B細胞在淋巴結中增殖時，它面臨著多種命運的抉擇：其中較為常見的命運包括細胞死亡、細胞分裂、成為能夠分泌抗體的細胞或是改變它們產生的抗體。過去在科學界普遍認可的觀點是B細胞的命運取決於例如特定激素或細胞信號分子等外部信號。在新研究中來自沃爾特伊麗莎•霍爾研究所免疫學部的負責人Phil Hodgkin及同事Mark Dowling,博士、Cameron Wellard博士和Jie Zhou等發現B細胞的命運在很大程度上是由內部的程序所決定。
為了驗證他們的理論，沃爾特伊麗莎•霍爾研究所的研究人員與澳大利亞國家信息與通信技術部門的John Markham展開協作，開發了新型技術與圖像分析方法，通過重建B細胞分化形成不同細胞類型所需的條件，對B細胞進行了追踪成像觀測。
在愛爾蘭國立梅努斯大學Hamilton研究所數學家Ken Duffy的幫助下，研究小組對所拍攝下的2500個細胞的行為進行了概率解析，獲得了對實驗觀測結果更深入的理解。研究人員發現細胞的行為顯示似乎是由內部的裝置來主宰細胞的命運。“每一個內部裝置都像是一個程序控制器，嚴格控制著細胞的分裂、死亡、生成何種抗體，以及是否轉變為抗體分泌細胞。”Hodgkin教授說。
Dowling博士解釋說這表明不同的細胞命運是細胞內競爭的結果。“從某種意義上講，每個細胞為每種命運結果均設立了一個滴答作響的時鐘，哪個時鐘率先被關閉取決於細胞做出的決定，”Dowling說：“儘管細胞希望能面面俱到，但最終也只能做出一種選擇。”
Hodgkin說，即使這些細胞獲得相同的外部信號，細胞群體中發生的事件仍會出現相當大的差異。“相當比例的B細胞將各自走向不同的命運，”Hodgkin說：“這表明激素或細胞信號分子等外部因素並非是B細胞命運的主宰因子，它們只不過能改變細胞命運選擇的概率。”
當機體對感染做出免疫反應時，會生成多種不同類型的免疫細胞，每種細胞類型具有著不同的功能。Dowling說這有可能是機體在根據具體情況調整了生成特定細胞類型的概率。“機體生成多種不同的激素和細胞信號蛋白，因每次感染的情況不同，概率也隨之不同。參與免疫系統的所有分子都會對這些概率產生影響。”
Hodgkin表示接下來他希望能夠構建出可準確預測外部信號如何改變免疫細胞群行為概率的數學模型。“構建這樣的模型將有助於設計出治療自身免疫性疾病的新策略，推動疫苗的研發。”
這一研究獲得了澳大利亞國家衛生和醫學研究理事會、維多利亞州政府和愛爾蘭科學基金會的資金資助。