Science發布重要免疫發現

日期：2016-06-29 09:00:13

胎兒免疫系統發育遭到破壞，例如在母體中受到病毒感染，可能是后來出現某些神經發育障礙的一個關鍵因素。由Weizmann研究所領導的這項研究發布在6月23日的《科學》（Science）雜志上。

這項研究大概能說明，在懷孕期間母親受到巨細胞病毒（CMV）的感染，影響她自身與胎兒的免疫系統，是如何在數年后提高后代罹患自閉癥或精神分裂癥風險的。許多年前研究人員在一些流行病學研究中就已經觀察到這種神經發育疾病風險增高，并在小鼠模型中進行了證實。由免疫學系的Ido Amit博士和神經生物學系的Michal Schwartz教授領導的這項研究，在細胞和分子水平上為這一風險增高提供了一種可能的解釋。

Amit說：“以往的研究表明，在懷孕期間母親免疫系統遭到破壞的時間會影響孩子可能形成的腦損傷類型。例如，妊娠早期的病毒感染可提高自閉癥風險（著名華人科學家Nature自閉癥研究獲重大突破），而妊娠晚期的感染會提高精神分裂癥風險（Nature發布精神分裂癥里程碑研究）。我們已著手研究這些現象背后的機制，同時將焦點放在了免疫系統在大腦發育中所起的作用上。”

Amit和Schwartz實驗室的研究生Orit Matcovitch-Natan與其他成員一起研究了唯一存在于大腦中的免疫細胞——小膠質細胞，其促成了大腦的發育與維持（Cell綜述：小膠質細胞疾病）。科學家們發現在小鼠胎兒和新生小鼠中這些細胞的發育按三個不同的階段發生，與發育大腦平行同步：定位在胚胎大腦的早期細胞，小膠質細胞前體和成體細胞。通過篩查這些細胞的基因組，對它們進行廣泛的測試，科學家們可以根據激活的基因、它們的控制機制及表觀遺傳特征來定義每個階段。科學家們還確定了小膠質細胞中某些基因的功能特征，這有助于深入地了解發育過程。

研究證實第二階段，即小膠質細胞前體階段對破壞最敏感。這一階段接近于出生時及不久以后，此時發育大腦會經歷至關重要的“修剪”過程，在這一過程中神經元間不合適的突觸會被剪掉。小膠質細胞前體在修剪過程中起重要作用，幫助除去了不必要的神經網絡，塑造和增強了剩余神經元間的聯系。

當科學家們將孕鼠大腦暴露于模擬CMV感染的合成材料下時，他們發現后代的小膠質細胞前體的發育遭到破壞。一些與這些細胞成熟相關的基因在錯誤的時間表達，細胞比平常要早一些進入成年期。之后小鼠后代表現出異常的行為，包括社交障礙和與精神分裂癥患者相似的行為。

Schwartz說：“我們發現大腦中免疫細胞的發育與大腦自身的發育同步至關重要。小鼠小膠質細胞過早轉換至成年期導致了后來的大腦障礙。”盡管這些研究結果是在小鼠身上獲得，科學家們推測小膠質細胞與大腦發育之間的協調性遭到破壞促成了人類中自閉癥和精神分裂癥這類的神經發育障礙風險增高。科學家們認為，在母體中對病毒感染產生的強烈免疫反應可能是擾亂小膠質細胞發育時間的原因。

“我們的研究為探究其他病毒對母親免疫系統，及對其后代大腦發育的影響鋪平了道路。它還可以推動研究神經發育障礙以及它們與免疫系統的聯系，”Orit Matcovitch-Natan說。

在另一系列的試驗中，Weizmann研究所的科學家們確立了小鼠大腦中小膠質細胞發育與腸道微生物——微生物組之間的關系。他們發現在沒有任何微生物的新生小鼠體內，小膠質細胞成熟延遲。這一研究發現表明在人類嬰兒中，塑造微生物組的一些因素——例如母乳喂養等自然因素，或抗生素等治療因素，有可能影響嬰兒大腦的免疫細胞及大腦發育。盡管當前仍不清楚在小鼠中完成的這項研究與人類的相關程度，科學家們希望更深入地了解這一過程在未來可幫助嬰兒防止因母親免疫系統遭到破壞而引起的某些神經系統疾病。