在一項新的研究中,來自美國約翰霍普金斯大學和肯尼迪-克里格研究所(Kennedy Krieger Institute)的研究人員報道,與過敏癥相關聯(lián)的免疫細胞當與生物材料支架(biomaterial scaffold)配合使用時會直接讓小鼠肌肉損傷愈合。這一發(fā)現(xiàn)進一步證明免疫系統(tǒng)不僅在抵抗傳染性疾病和其他疾病中發(fā)揮著關鍵作用,而且也在損傷后啟動愈合過程中發(fā)揮著關鍵作用。研究人員也指出這些設計出的生物材料支架與免疫細胞“形成搭檔”時能夠更加有效地促進愈合。相關研究結果發(fā)表在2016年4月15日那期Science期刊上,論文標題為“Developing a pro-regenerative biomaterial scaffold microenvironment requires T helper 2 cells”。
論文通信作者、約翰霍普金斯大學醫(yī)學院眼科學與生物醫(yī)學工程教授Jennifer Elisseeff博士說,“在之前的研究中,我們已觀察到對植入到不同的組織或環(huán)境中的相同生物材料做出的不同免疫反應,這讓我們有興趣研究生物材料會如何刺激免疫系統(tǒng),促進再生。我們?nèi)匀挥泻芏嗟胤叫枰獙W習,但是這項研究在設計生物材料引發(fā)有益的免疫反應方面邁進了一步。”
Elisseeff的研究團隊設計可生物降解的由諸如膠原蛋白之類的生物材料制作而成的支架,已證實這種支架有望促進受損組織再生,這種促進部分上是支架給身體自己的干細胞提供附著的地方然后開始它們的再生過程。她說,但是在過去的幾年,其他的研究團隊已發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明這類支架也會促進免疫細胞的愈合活性。
為了更多地了解所涉及的免疫細胞及其它們的免疫反應,當時還是研究生的Kaitlyn Sadtler與Elisseeff實驗室的其他研究人員和癌癥免疫學專家一起合作開展研究。他們通過外科手術切除小鼠大腿肌肉中的一部分,然后植入已知促進動物傷口愈合的支架。一個星期后,含有支架的傷口位點要比沒有支架的傷口位點擁有更多的白細胞,而且許多白細胞大量產(chǎn)生一種化學信號分子:白細胞介素-4(IL-4),這種信號分子通常是由所謂的2型輔助性T細胞(type 2 helper T cell, Th2細胞)所產(chǎn)生的。
為了觀察這些細胞可能發(fā)揮什么作用,研究人員利用經(jīng)過基因改造缺乏T細胞的小鼠開展同樣的實驗,結果發(fā)現(xiàn)它們的傷口不能產(chǎn)生白細胞介素,也不能像正常小鼠那樣愈合。進一步的研究揭示出在傷口位點,Th2細胞激活和教導另一種類型的被稱作巨噬細胞的免疫細胞。Sadtler說,“這些T細胞告訴巨噬細胞如何行動,讓它們變成促進再生的巨噬細胞。”
之前的研究提示著巨噬細胞的幾種關鍵的愈合作用:清除死亡或受損的細胞和其他碎片,招募和支持成體干細胞再生組織,以及促進新的血管形成以便促進新組織再生。但是,Elisseeff說,在支架中的Th2細胞所起到的關鍵作用令人吃驚:這些T細胞有助抵御腸道蠕蟲,但在發(fā)達國家,腸道蠕蟲經(jīng)常與觸發(fā)“不好”免疫反應(如過敏癥)相關聯(lián)。
Elisseeff指出仍然需要更多了解免疫細胞如何對可能用作支架的各種生物材料作出反應---一個她的研究團隊仍在繼續(xù)研究的領域。
論文共同作者、約翰霍普金斯大學基梅爾癌癥中心(Kimmel Cancer Center)腫瘤學教授Drew Pardoll博士說,“這項研究首次證實T細胞在調(diào)控組織再生過程中的核心作用,確實是突破性的。我預測這將會被視作為一個轉(zhuǎn)折點:再生免疫學將從一種想法變成一個值得認真研究的領域。而且它為開發(fā)顯著增強組織再生的全新策略打開大門。”