科学家们从人类细胞中构建出功能完整的胸腺

弗朗西斯·克里克研究所和伦敦大学学院的研究人员利用人类干细胞和生物工程支架，重建了人体胸腺，这是免疫系统中的一个重要器官。他们的工作是一个重要的步骤，能够建立人工胸腺将来就可用作移植。

胸腺是胸部的一个器官，T淋巴细胞在免疫系统中起着至关重要的作用。如果胸腺在子宫内胎儿发育过程中不能正常工作或不形成，就会导致严重的免疫缺陷等疾病，在这种疾病中，身体无法抵抗传染病，免疫系统会错误地攻击病人自身的健康组织。

在他们近期发表在《自然通讯》科学期刊上的研究表明，科学家们用干细胞，它摘自在手术中不得不切除器官的病人。将该生物工程胸腺移植到小鼠体内，可支持人类T淋巴细胞的成熟和功能发育。

虽然研究人员以前已经重建了其他器官或器官切片，但这是科学家首次成功地重建了整个正常工作的人类胸腺。这项主要由欧洲研究委员会(ERC)资助的研究，不仅是进一步研究严重免疫缺陷的一个重要步骤，而且更广泛地说，也是开发人工器官生长新技术的一个重要步骤。

克里克研究所的上皮干细胞生物学和再生医学实验室的研究员 Sara Campinoti 说：“证明从人细胞是实现胸腺生长的关键一步，有朝一日可用作移植。”

为了重建这个器官，研究人员从病人那里收集胸腺，并在实验室培养胸腺上皮。细胞和胸腺间质细胞从捐赠的组织变成许多集落的数十亿细胞。

研究人员下一步是获得胸腺的结构支架，他们可以重新植入他们培养的胸腺细胞。为此，研究人员Asllan Gjinovci 开发了一种新的方法来去除大鼠胸腺中的所有细胞，因此只保留了结构支架。他们不得不使用一种新的微血管手术方法，因为传统的方法对胸腺无效。

Asllan 说：“这种新的方法很重要，因为它使我们能够从更大的器官获得 scaffolds（支架），比如人胸腺，这是把这件漂亮的作品带到诊所的关键。“

然后，研究人员给器官支架注射了多达600万人胸腺上皮细胞以及他们在实验室培养的集落中的间质细胞。细胞在支架上生长，仅5天后，器官发育到与9周龄胎儿相似的阶段。

最后，研究小组将这些胸腺植入小鼠体内。他们发现，在超过75%的病例中，胸腺能够支持人类淋巴细胞的发育。

这篇论文的另一位作者罗伯塔·拉加齐尼(Roberta Ragazzini)补充道：“我们可以将从人类供体中获得的胸腺干细胞大规模扩增成巨大的集落，这让我们有可能扩大这个过程，以建立‘人类大小’胸腺。”

克里克研究所的资深作者和小组组长、UCL感染和免疫司的教授 Paola Bonfantit 说：“除了为没有工作胸腺的人提供新的移植来源外，我们的工作还有其他潜在的应用前景。

“例如，由于胸腺有助于免疫系统识别自我和非自我，它会给器官移植带来问题，因为它会导致免疫系统攻击移植。

“我们有可能通过移植从器官捐献者的胸腺中提取的细胞中再生的胸腺来克服这一问题。我们相信这可能会防止人体攻击器官移植。这背后的研究仍处于早期阶段，但这是一个令人兴奋的概念，可以消除患者在余生中服用免疫抑制剂的必要性。”

研究人员正在继续他们的工作，重建胸腺，以完善和扩大这一过程。

更多信息：Campinoti, S et al. (2020). Reconstitution of a functional human thymus by postnatal stromal progenitor cells and natural whole-organ scaffolds. Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-020-20082-7