Nature：重大進展！首次構建出人類和小鼠大腦免疫系統圖譜

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在一項新的研究中，來自德國弗萊堡大學、哥廷根大學醫學中心、柏林大學夏里特醫學院、波鴻魯爾大學、埃森大學醫院和比利時根特大學的研究人員構建出人類和小鼠大腦自身免疫系統的全新圖譜。他們首次證實大腦中的吞噬細胞，即所謂的小膠質細胞（microglia），都具有相同的核心特徵，但是依據它們的功能以不同的方式適應。

科學家們之前認為這些是不同類型的小膠質細胞。這一發現是通過一種新的高分辨分析單個細胞的方法取得的，在理解大腦疾病中起著重要的作用。

他們詳細地展示了人體大腦中的免疫系統如何在多發性硬化症的病變過程中發揮變化，這對未來的治療方法開發具有重要的意義。相關研究結果發表在2019年2月21日的Nature期刊上，論文標題為「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醫學中心神經病理學研究所醫學主任Marco Prinz博士。論文第一作者為弗萊堡大學醫學中心神經病理學研究所的Takahiro Masuda博士、Roman Sankowski博士和Ori Staszewski博士。

圖片來自Takahiro Masuda / Medical Center - University of Freiburg。

論文通訊作者、弗萊堡大學醫學中心神經病理學研究所醫學主任Marco Prinz博士說，「我們能夠證實大腦中僅一種類型的小膠質細胞以多種形式存在。這類免疫細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為的專精者。」

多才多藝的全能者而不是專精者

鑒於位於血液中的免疫細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禦---小膠質細胞。大腦中的這些吞噬細胞在胚胎髮育的早期就產生，隨後清除入侵的細菌和死亡的神經細胞。它們有助於大腦的成熟和終生可塑性。人們之前並不清楚的是在健康和患病的大腦中發揮多種作用的小膠質細胞否存在亞型。

在這項新的研究中，這些研究人員對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細胞進行了詳細的研究。

藉助於進行單細胞分析的新方法，這些研究人員非常詳細地展示了小膠質細胞的特徵。為此，他們利用顯微鏡研究大腦不同區域和不同發育階段的小膠質細胞。他們還利用單細胞分析方法分析了這些免疫細胞的RNA水平。分析結果表明小膠質細胞都具有相同的核心特徵，但是依據它們的功能，在不同的發育階段和不同的大腦區域有不同的適應性。

有望對多發性硬化症患者有幫助

調節失常的小膠質細胞也參與了幾種腦部疾病。特別是，它們在阿爾茨海默病、多發性硬化症和自閉症等一些精神疾病的產生中起著關鍵作用。在健康的大腦中，小膠質細胞在神經細胞周圍形成一個均勻的網路，這個網路在疾病發生時可在幾分鐘內發生變化並形成許多新的吞噬細胞以限制損傷。

Prinz說，「我們如今擁有人類大腦的第一個高解析度的免疫細胞圖譜。這也讓我們能夠理解這些免疫細胞在多發性硬化症等疾病中如何發生變化。在多發性硬化症患者中，我們成功地描述了處於一種多發性硬化症特異性狀態的小膠質細胞。我們希望在未來靶向處於有害狀態的小膠質細胞亞群將是有可能的。」

Prinz說，「觀察到小膠質細胞有如此靈活是非常令人興奮的。」對小鼠模型的研究讓這些研究人員走上正軌。然而，Masuda也成功地證實人類小膠質細胞要比實驗動物中的複雜得多。Masuda說，「人類大腦中的個體變化也會在生命過程中在小膠質細胞中留下痕迹。」

參考文獻：

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