Cell重要發(fā)現(xiàn)：免疫系統(tǒng)“晴雨表”
日期：2013-11-25 09:28:45
多虧了器官移植術(shù)，利用志愿者或事故受害捐贈的健康器官替代衰竭的腎臟、心臟、肺或肝臟，超過26萬美國人能夠存活到今天。但治療并沒有隨著手術(shù)而終結(jié)。接受移植者需遵循嚴格藥物治療方案來抑制他們的免疫系統(tǒng)，使得既能夠防止對捐贈器官產(chǎn)生排斥，又不至于讓他們?nèi)菀自馐芨腥尽?/SPAN>
直到現(xiàn)在，維持這一微妙的平衡都像是在玩一個醫(yī)學(xué)猜謎游戲。在發(fā)表于11月21日《細胞》（Cell）雜志上的一項研究中，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們報告稱，有可能發(fā)現(xiàn)了免疫系統(tǒng)強弱的一個晴雨表：一種鮮為人知的病毒會隨藥物抑制免疫系統(tǒng)而增殖。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是斯坦福大學(xué)工程學(xué)院教授、生物工程學(xué)及應(yīng)用物理學(xué)教授Stephen Quake博士。在這項研究中，Quake和合作團隊從96名心臟和肺移植患者的血液中分離出了特異的DNA片段。這些片段來自血漿；將血漿中的紅細胞和白細胞提取出來之后，就剩下了蛋白和游離DNA。而這些游離DNA則來自于死細胞。
Quake是基因組學(xué)的先驅(qū)，他是首批利用基因組測序來鑒別和定量這種游離DNA達到診斷目的科學(xué)家之一。這一技術(shù)一個重要的應(yīng)用與懷孕有關(guān)。通過研究來自母親血漿的脫細胞DNA，Quake開發(fā)出了一些測試可以確定婦女所懷的胎兒是否帶有額外的21號染色體，從而會導(dǎo)致唐氏綜合癥。此外，他還一直通過分析來自癌細胞的脫細胞DNA片段，評估疾病進程。
“脫細胞DNA提供了一個令人驚異的、了解人類健康的窗口，其應(yīng)用正在不斷擴大，遠遠超出了傳統(tǒng)的癌癥和產(chǎn)前診斷領(lǐng)域，”Quake說。
在這項新研究中，Quake研究小組利用了這些技術(shù)來研究移植患者的免疫系統(tǒng)。他們知道這些患者在手術(shù)后立刻服用了強效的免疫抑制藥物。他們認為這些藥物會影響寄居在人體的微生物組。研究人員的目的是利用脫細胞DNA分析來進行微生物組普查，通過系統(tǒng)分析這些微生物的特性和數(shù)量來揭示免疫系統(tǒng)與這些寄居在人體的客人之間的相互作用。
科學(xué)家們從每位患者處采集了血漿樣本。從每個樣本中他們提取出非人類DNA片段。他們采用測序技術(shù)將這些片段與以往世界各地科學(xué)家們編寫的遺傳序列庫進行了對比。通過這種方式，他們生成了每位患者微生物組中各種細菌、病毒和真菌的快照。
科學(xué)家們想了解每位患者體內(nèi)的微生物組隨著時間對于免疫抑制藥物的反應(yīng)。因此他們在兩年的時間內(nèi)從每位患者處抽取了7次血漿樣本。每次，他們都對血漿中的非人類DNA片段進行了基因組分析。這使得他們能夠繪制出每位患者微生物組的組成圖表。
當(dāng)科學(xué)家們尋找患者間的差異和相似之處時，他們還研究了所有96名患者完整的656張快照數(shù)據(jù)集。
通過這一過程，獲得了一個驚人的研究發(fā)現(xiàn)：隨著免疫抑制藥物開始生效，一種稱作為指環(huán)病毒屬（Anellovirus）的神秘微生物從手術(shù)后極低水平隨時間增殖到在微生物組中占據(jù)主要地位。且進一步的研究證實指環(huán)病毒屬水平與器官排斥之間存在關(guān)聯(lián)。
從一方面說，指環(huán)病毒屬低水平表明了免疫系統(tǒng)較強，但器官排斥風(fēng)險增高；而指環(huán)病毒屬低水平則表明了免疫系統(tǒng)較弱，相應(yīng)易發(fā)生感染的風(fēng)險增高。
研究的共同資深作者、斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院心血管醫(yī)學(xué)教授Hannah Valantine博士說：發(fā)現(xiàn)指環(huán)病毒與免疫系統(tǒng)強弱之間存在顯著關(guān)聯(lián)，是她30年移植研究生涯中最令人興奮的研究發(fā)現(xiàn)。
“這些研究結(jié)果為個體化監(jiān)控以及最終治療排斥提供了一個有效的工具。在未來，它有可能使得我們能夠安全地降低患者接受的免疫抑制藥物劑量，由此避免破壞性副作用。”
