T淋巴細(xì)胞，是免疫細(xì)胞家族中的殺手，擁有“調(diào)節(jié)”或抑制免疫的能力。其細(xì)胞表面有數(shù)萬億獨(dú)特的受體，可以識別并協(xié)助免疫系統(tǒng)殺死靶細(xì)胞，激活免疫系統(tǒng)的其他部分，并且保留以前細(xì)胞遇到的病原體的記憶，以備下次遇見時(shí)可以及時(shí)出擊將其消滅。

T細(xì)胞有數(shù)十種亞型，均由胸腺中的血液干細(xì)胞形成。目前科學(xué)家已嘗試通過增強(qiáng)T細(xì)胞抵抗癌癥或感染的能力，或者降低自身免疫性疾病患者的T細(xì)胞活性，來作為治療疾病的途徑。如今大熱的免疫療法中的兩大頂梁柱——PD-1/PD-L1抑制劑和CAR-T療法都是以T細(xì)胞為基礎(chǔ)而誕生的。

但是，由于干細(xì)胞依賴于胸腺的復(fù)雜化學(xué)信號，因此研究人員無法研究血干細(xì)胞如何分化為T細(xì)胞，在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿或分離的干細(xì)胞中也無法輕易復(fù)制其分化的過程。

近日，來自美國加州大學(xué)洛杉磯分校再生醫(yī)學(xué)與干細(xì)胞研究中心的研究人員在《Cell Reports》上發(fā)表了題為In Vitro Recapitulation of Murine Thymopoiesis from Single Hematopoietic StemCells的研究成果，其開發(fā)出一種無血清的3D鼠類人工胸腺類器官（M-ATO）系統(tǒng)，可以模仿正常鼠胸腺細(xì)胞生成，并且單個(gè)血干細(xì)胞就足以產(chǎn)生大量不同亞型和功能不同的小鼠T細(xì)胞。

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108320

研究人員之前成功開發(fā)了一種人工胸腺類器官（ATO）模型，用于從人造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞（HSPC）以及人多能干細(xì)胞進(jìn)行體外T細(xì)胞分化。由于某些類型的實(shí)驗(yàn)可能不能在人類而需要在小鼠中進(jìn)行，因此研究人員通過調(diào)整培養(yǎng)所需的營養(yǎng)成分，改進(jìn)先前開發(fā)的無血清ATO模型而開發(fā)出了小鼠人工胸腺類器官（M-ATO）系統(tǒng)。

小鼠ATO中早期T細(xì)胞分化的動(dòng)力學(xué)

檢測發(fā)現(xiàn)，M-ATO在第2周時(shí)即可誘導(dǎo)HSPC對T細(xì)胞譜系的定向分化，而非T細(xì)胞譜系標(biāo)記的細(xì)胞表達(dá)顯著下降。在第2周和第3周之間，CD8 CD4雙陰性（DN）細(xì)胞中開始出現(xiàn)未成熟的單陽性CD8 +（ISP8）和CD8 + CD4 +雙陽性（DP）群體。對更成熟的T細(xì)胞進(jìn)行分析，檢測到CD3 + TCRb +細(xì)胞、包含CD4 + CD8 +（DP），CD4 CD8 +（CD8SP）和CD8CD4 +（CD4SP）成熟T細(xì)胞，及與先天T細(xì)胞一致的CD3 + CD4 CD8細(xì)胞群體，在第6周檢測到具有Treg表型的細(xì)胞，并可長期維持。

小鼠ATO產(chǎn)生功能性CD8SP和CD4SP成熟T細(xì)胞和Foxp3 + CD4 + Treg類細(xì)胞

之后，研究人員對M-ATO模型是否適用于其他鼠模型進(jìn)行驗(yàn)證，比較了C57BL/6、C3H /He、BALB / c和FVB四種小鼠的M-ATO，發(fā)現(xiàn)在所有小鼠背景中，M-ATO都可進(jìn)行有效的T細(xì)胞分化，其中C3H / He和FVB小鼠模型產(chǎn)生更多的CD4SP細(xì)胞，而在來自C57BL / 6和BALB / c的M-ATO中，CD8SP占比更多。對T細(xì)胞抗原受體（TCR）的多樣性進(jìn)行分析，表明四種不同的鼠類背景的M-ATO產(chǎn)生的CD8SP和CD4SP細(xì)胞均具有廣泛的類型。

不同小鼠背景的M-ATOs中的T細(xì)胞分化和成熟

研究人員還對MATOs中T細(xì)胞分化的轉(zhuǎn)錄組和胸腺生成至關(guān)重要的信號通路進(jìn)行分析和評估，發(fā)現(xiàn)M-ATO系統(tǒng)能反映原發(fā)性胸腺的表型和轉(zhuǎn)錄T細(xì)胞發(fā)育，以及 T細(xì)胞發(fā)育階段中Notch報(bào)告基因活性的變化。對使用造血系統(tǒng)中不同的表型祖細(xì)胞而成的M-ATO系統(tǒng)是否能夠概括T細(xì)胞發(fā)育進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其具有不同的T細(xì)胞分化動(dòng)力學(xué)。

該研究的通訊作者Gay M. Crooks說：“該M-ATO系統(tǒng)的新穎之處也在于，其可以從一個(gè)單一的干細(xì)胞開始，生成數(shù)百萬個(gè)不同的T細(xì)胞。我們未來可以刪除或改變被認(rèn)為對產(chǎn)生T細(xì)胞重要的基因，使用該胸腺類器官來研究其對成熟T細(xì)胞的影響。”

參考資料：

[1] In Vitro Recapitulation of Murine Thymopoiesis from Single Hematopoietic Stem Cells.

原標(biāo)題：Cell子刊：T細(xì)胞研究的新系統(tǒng)！單個(gè)血液干細(xì)胞可生成大量亞型和功能不同的T細(xì)胞