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清华大学医学院吴励实验室创立体外诱导肺泡巨噬细胞分化及扩增的新方法 时间:2021-08-20

2021年8月16日,清华大学医学院吴励课题组在《The Journal of Immunology》杂志在线发表题为“Development of an Optimized Culture System for Generating Mouse Alveolar Macrophage–like Cells”的研究论文。该研究首次利用细胞因子GM-CSF和TGF-β以及PPAR-γ激动剂rosiglitazone在体外构建肺泡巨噬细胞样细胞(AM-like cells)的培养体系,为研究肺泡巨噬细胞发育和功能提供了重要工具。


肺泡巨噬细胞是肺部主要的固有免疫细胞,是肺部抵御病原微生物的重要屏障。肺泡巨噬细胞对维持肺部稳态平衡具有重要作用,机体缺失肺泡巨噬细胞,将导致肺泡蛋白沉积症,同时增加肺部感染和炎症的风险。目前已知对肺泡巨噬细胞发育具有关键作用的信号通路有GM-CSF、TGF-β以及PPAR-γ信号通路,上述信号通路的缺失均会导致机体肺泡巨噬细胞缺陷,进而引起肺泡蛋白沉积症。因此深入研究肺泡巨噬细胞的功能和发育,寻找新的调控分子,具有重要科学意义。但由于肺泡巨噬细胞具有组织特异性,在体外培养如何维持其特性是一大难题,且原代肺泡巨噬细胞数目稀少无法大量获取,急需研发新的培养体系来控增或体外诱导肺泡巨噬细胞的发育。


为此,研究人员首先利用细胞因子GM-CSF、TGF-β以及PPAR-γ激动剂rosiglitazone(GTR)联合刺激小鼠骨髓细胞,发现GTR可诱导出表达经典肺泡巨噬细胞表面标志物(CD11c和Siglec-F)的肺泡巨噬细胞样(AM-like)细胞,且AM-like细胞表达多种肺泡巨噬细胞特异基因,如Car4、Plet1、Ear1、Cidec和Krt19等。与肺泡灌洗出的原代肺泡巨噬细胞(BALF-AM)相似,AM-like细胞高表达自我更新基因(Klf4和Myc)以及替代性活化巨噬细胞标志基因(Ym1,Mrc1和Marco)。同时AM-like细胞能够响应不同TLRs激动剂的刺激,且吞噬能力和炎症因子分泌能力与体外培养后的BALF-AM相似。研究人员进一步发现GTR培养体系亦可用于诱导胚胎肝脏前体细胞分化成为AM-like细胞,以及在体外对BALF-AM进行扩增,所获得的AM-like细胞能够维持肺泡巨噬细胞的组织特异性。进一步研究发现AM-like细胞诱导分化过程中可对其进行体外基因编辑,有助于在分子机制层面对肺泡巨噬细胞进行发育和功能的研究。该培养体系的简易性以及可操作性,使大量获得AM-like细胞成为可能,且有利于该培养体系的推广。


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吴励课题组多年来一直致力于固有免疫细胞(树突状细胞、巨噬细胞)发育和功能的研究,该培养系统亦为后续开展肺泡巨噬细胞的功能提供了重要工具。


 清华大学医学院吴励教授为本文的通讯作者,博士生罗茂财为本文的第一作者,已毕业的赖文龙博士以及博士后何智敏也为本研究做出重要贡献。本研究得到清华大学免疫   学研究所、   清华大学动物中心的大力支持。本研究亦受到国家自然基金委、国家重点研发计划、清华-北大生命联合中心等项目资助。


 原文链接:

 https://www.jimmunol.org/content/early/2021/08/16/jimmunol.2100185


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