Nature 子刊:揭秘免疫系统抗衰老新机制

时间 : 2022-09-24
提到衰老,大家第一反应就是衰老的九大标志基因组不稳定性、端粒磨损、表观遗传改变、蛋白质稳态丧失、营养感应失调、线粒体功能障碍、细胞衰老、干细胞衰竭和细胞间通讯改变。

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端粒是染色体末端的小帽子,可以保护细胞的遗传数据。每次细胞分裂时,这些端粒都会变短一点,直到它们完全磨损,从而导致遗传不稳定。想要确定一个人的生物学年龄就可以去测量这个人细胞的端粒。在免疫系统中,T 细胞与大多数细胞一样,随着每次细胞分裂,端粒会变得越来越短(端粒磨损)。一旦端粒达到极短的长度,细胞就会停止分裂并进入衰老,然后被免疫系统处理或者持续处于功能失调状态。随着T细胞的端粒磨损,免疫系统不再有效运作,就会导致慢性感染、癌症和死亡的发生。
近几十年来,关于衰老的端粒研究都汇聚于——端粒酶(一种单一的 DNA 合成酶,专门用于维持干细胞、免疫系统细胞和胎儿组织、生殖细胞和精子中的端粒),认为其是负责细胞中端粒延长和维持的唯一机制。但是,最新的研究发现:缓解衰老可通过只转移端粒来实现,并不需要端粒酶来延长端粒就可以发挥作用。
9 月 15 日,由伦敦大学科学家领导的一个国际团队在 Nature Cell Biology 期刊上发表论文,题为 “An intercellular transfer of telomeres rescues T cells from senescence and promotes long-term immunological memory”——“ 端粒的细胞间转移使 T 细胞免于衰老并促进长期免疫记忆”。该研究发现抗原呈递细胞(APC)通过细胞外囊泡向部分 T 细胞转移端粒,整合并延长 T 细胞端粒的长度,使 T 细胞变得长寿并能够长期保护宿主免受致命感染。

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图片图片图片研究结果
一.发现表型:端粒转移
研究者首先在细胞互作实验中发现,有抗原 (EB病毒、流感病毒和巨细胞病毒裂解物)存在的情况下,细胞免疫突触形成后,T细胞端粒伸长达3 kb,有趣的是同时抗原呈递细胞(APC)中端粒缩短了。然后使用带有brdu标记DNA的APCs,发现这些APCs在抗原特异性接触T细胞时能释放含端粒DNA的囊泡,这些端粒囊泡最后可定位在受体T细胞的端粒上

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二.机制探究:端粒囊泡释放与重组的机制
研究者关注端粒转移需要哪些突触组件,发现TZAP参与端粒修剪,将端粒封装成囊泡,随后传递给T细胞。

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并发现Rad51重组因子帮助端粒与 T 细胞的染色体末端融合,是囊泡转移过程中端粒重组所必需的。

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三.功能分析:端粒转移使机体产生持久免疫
研究者发现端粒细胞外囊泡可以从血液中纯化出来,当将这些细胞外囊泡添加到 T 细胞中(主要是幼稚或中央记忆型 T 细胞)时,可以在人类和小鼠的免疫系统中使T细胞寿命延长,呈现抗衰老活性。

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最后,研究者采用流感疫苗接种小鼠方案,测试了端粒囊泡在免疫防御中的作用,发现端粒囊泡转移可增强免疫点的长期免疫记忆。纯化的细胞外囊泡制剂可以单独给药或与疫苗联合给药,这种延长的持续免疫保护原则上可以避免再次接种疫苗,或者直接在细胞中促进端粒转移,也能可能实现预防性的抗免疫衰老。

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该研究提出了一种APCs端粒转移保护受体T细胞不发生复制性衰老的模型

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受体最好是静息状态T细胞(幼稚或中央记忆T细胞),当受体T细胞在抗原呈递过程中从APCs获得端粒时,它们会转向维持长期生存的记忆状态以对抗细胞衰老,提高免疫活性及时消灭体内病原体与癌细胞。