

對很多人而言,切除扁桃體是一段難忘的童年經歷:喉嚨腫痛、一場小手術、一碗甜甜的冰淇淋,還有不用上學的輕松時光。在美國,每年有超過50萬人接受扁桃體切除術,以此治療反復咽喉感染以及睡眠呼吸障礙問題。這顆橄欖大小的組織,可不只是頻頻惹麻煩的“病灶",它更是免疫細胞發育成熟的淋巴器官。
加州大學歐文分校免疫學家莉薩·瓦加爾,在2021年牽頭培育出了扁桃體類器官。
“孩子們做扁桃體切除手術十分普遍,而扁桃體組織中富含大量T細胞與B細胞。"莉薩·瓦加爾說道。彼時她還是斯坦福大學的博士后研究員,跟隨免疫學家馬克·戴維斯開展研究。這一發現讓她萌生了一個想法:將術后本會被丟棄的扁桃體組織加以利用,以此培育免疫類器官。

2021年,瓦加爾與戴維斯團隊搭建的這套培養體系,成功復刻了天然扁桃體的細胞互動模式與組織結構,打造出可用于研究免疫應答的體外實驗平臺。此后,包括兩位研究者在內的眾多科研人員,紛紛借助扁桃體類器官開展各類研究,探索疫苗免疫反應、淋巴細胞功能,以及新冠病毒等病原體引發的感染機制。
看到越來越多同行將扁桃體類器官應用于不同研究方向,瓦加爾倍感欣喜:“能看到大家用上我研發的實驗工具,我由衷地開心。"

模擬人體適應性免疫,打造優質體外研究平臺
研究團隊借鑒了胸腺器官培養的技術思路,完成了扁桃體類器官的構建。他們先將扁桃體組織拆解為單個細胞,再讓這些細胞在培養環境中重新聚集、生長,最終形成結構完整的類器官。
研究人員用減毒活流感疫苗刺激扁桃體類器官,觀察其產生的免疫變化。實驗發現,疫苗會促使B細胞逐步成熟,并最終合成、分泌流感特異性抗體。當科研人員對接觸抗原后的類器官進行結構觀測時,看到淋巴細胞的排布方式,和機體發生適應性免疫應答時,淋巴器官內的細胞分布高度相似。
不僅如此,該類器官還能實現淋巴器官的核心功能,體細胞高頻突變便是其中之一。在此過程中,免疫球蛋白會發生基因突變,進而生成對抗原結合能力更強的抗體。瓦加爾與戴維斯團隊還針對新冠候選疫苗開展測試,結果顯示,培養體系內同樣能產生對應的特異性抗體。
一系列實驗充分證明,這套模型具備淋巴器官的核心特征,是研究人體免疫應答的優質臨床前體外平臺。長久以來,免疫學研究大多依賴小鼠模型,但動物實驗的結論往往無法直接適用于人體組織,而扁桃體類器官的出現,為科研工作者提供了全新的研究選擇。如今,依托這種“培養皿中的人體淋巴器官",諸多懸而未決的免疫學問題有了新的解答思路。
多元應用場景:從疫苗研發到自身免疫病探索
新冠疫情期間,科研人員利用扁桃體類器官,解析新冠病毒引發的基因與代謝變化,同時借助該模型評估各類抗病藥物的效果。此后,瓦加爾團隊又利用這類器官,對比不同流感疫苗抗原激活淋巴細胞的差異——包括免疫反應強度、活化細胞種類以及細胞功能區別,這也印證了扁桃體類器官在疫苗設計研發領域的巨大應用潛力。
除疫苗相關研究外,扁桃體類器官的應用邊界還在不斷拓展。“不少研究者正用它探究組織駐留免疫細胞的基礎生物學特性。"瓦加爾介紹道。借助該模型,科學家發現某一類調節性T細胞源自兩種不同細胞譜系,這一成果有望為自身免疫病的治療開辟新方向。戴維斯團隊也依托扁桃體類器官,厘清了不同亞型T細胞相互協作、抑制自身免疫反應的作用機制。
當然,這款體外模型并非無缺。它無法全復刻生物體內復雜的細胞交互過程,這是目前難以突破的局限。瓦加爾坦言:“持續優化體外實驗模型十分必要,現階段,我們距離構建出能夠完整模擬活體動物免疫系統的模型,還有很長一段路要走。"
目前,科研團隊正著手研發免疫器官芯片系統。該系統整合活體細胞與灌注腔室,能夠更精準地還原組織生理狀態,進一步彌補現有類器官模型的不足。
即便存在短板,扁桃體類器官依舊攻克了人類免疫學研究的一大難題。以往人體免疫學研究多局限于觀察分析,難以開展機制性實驗,而這套平臺改變了這一局面。
瓦加爾表示:“有了這套可開展機制研究的平臺,我的科研工作迎來了巨大突破。動物模型早已發展出各類成熟的研究工具,如今我們也能針對人體開展同類機制探究,這著實令人振奮。"
專業名詞注釋
1. 類器官:利用人體組織細胞在體外培養而成的三維微型器官,結構與功能貼近真實人體器官,是前沿體外研究模型。
2. T細胞/B細胞:人體核心免疫細胞,分別負責細胞免疫與體液免疫,共同抵御病原體入侵。
3. 體細胞高頻突變:免疫系統優化抗體能力的關鍵過程,讓抗體更精準地識別、結合病菌。
4. 適應性免疫:人體后天形成的特異性免疫,也是疫苗發揮防護作用的核心原理。
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