3月31日發(fā)表在Science上的這篇文章揭示了，與年輕人相比老年人的免疫細(xì)胞缺乏協(xié)調(diào)性，基因表達(dá)具有多變且不穩(wěn)定的特定。

我們能夠看到因衰老導(dǎo)致的身體功能下降，但究竟是什么原因?qū)е铝诉@些機能衰退？為什么身體不同部位的衰老程度不同？

為了找到答案，科學(xué)家們需要從分子水平上分別了解每一個組織的老化機制。今天我們就來講講免疫組織，特別是CD4+T細(xì)胞的衰老機制。

人體的免疫系統(tǒng)像一個交響樂團，由不同類型和亞型的細(xì)胞組成，共同演繹抗感染的樂章。由于免疫功能衰退的機理我們并不是很清楚，因此在科學(xué)界長期存在著以兩個假設(shè)為中心的辯論：細(xì)胞性能損耗論以及細(xì)胞協(xié)調(diào)能力減弱論。

為了解決這一爭論，科學(xué)家們研究了許多不同類型的細(xì)胞，分析了“平均”基因表達(dá)譜。與以往的研究方法不同，本篇文章報道所采用的是高分辨率單細(xì)胞測序技術(shù)，從而開創(chuàng)了細(xì)胞變異與衰老的新局面。

研究人員分別測試了激活前和激活后的小鼠靜息記憶CD4+T細(xì)胞（na?ve and memory CD4+T cell）。實驗結(jié)果清晰地表明，老化T細(xì)胞表現(xiàn)出來的免疫功能受損，主要來自細(xì)胞間缺乏協(xié)調(diào)性。

如果把DNA測序比作這陣子的網(wǎng)紅“smoothie（混合水果露）”的話，傳統(tǒng)的DNA測序技術(shù)就好比允許你喝一口smoothie然后猜組合配方是什么。而單細(xì)胞基因組學(xué)讓我們跳過猜的環(huán)節(jié)，直接去了解每一個組成部分。

免疫細(xì)胞方陣

Duncan Odom 是CRUK-CI的項目組長，也是Sanger研究所的副研究員。他為我們進(jìn)一步解釋了，免疫細(xì)胞是如何對抗感染的。

Odom說，想象一下，免疫系統(tǒng)是由一個細(xì)胞軍團構(gòu)成，動物年輕時細(xì)胞軍團里的戰(zhàn)士們有著很好的協(xié)調(diào)性，所有的細(xì)胞像“戚家軍”一般的軍紀(jì)嚴(yán)明、上下一心。良好且順暢的溝通強化了免疫系統(tǒng)的功能，更有效地對抗感染。隨著年齡的增長，細(xì)胞的協(xié)調(diào)能力便下降了，雖然一些細(xì)胞仍保持著強健的體魄，但是由于缺乏協(xié)調(diào)，軍心渙散導(dǎo)致了集體效能的下降。

越老越善變

以前的研究結(jié)果顯示，年幼動物的免疫應(yīng)答的基因表達(dá)調(diào)控較為嚴(yán)格。這項研究進(jìn)一步表明，免疫應(yīng)答減弱與細(xì)胞和細(xì)胞之間的差異性有關(guān)。兩種老鼠以及不同類型免疫細(xì)胞的檢測數(shù)據(jù)都顯示，衰老導(dǎo)致了基因異質(zhì)性表達(dá)的增加。表明，對大多數(shù)哺乳動物組織來說，細(xì)胞和細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)錄變異性可能是一個衰老標(biāo)志。

Celia Pilar Martinez-Jimenez是Sanger研究所和CRUK-CI的博后，他說，有關(guān)衰老的分子機理研究不多，我們的項目不僅創(chuàng)新性地從另一個角度探索了細(xì)胞對抗疾病的工作方式，同時也解決了部分衰老問題。

單細(xì)胞基因表達(dá)分析技術(shù)不僅能夠在癌癥領(lǐng)域幫助我們解答癌細(xì)胞之間的相互作用模式，還可以在衰老領(lǐng)域向我們展示細(xì)胞們?nèi)绾我徊讲矫撾x年輕時的節(jié)奏。如果沒有單細(xì)胞測序技術(shù)這些有趣的現(xiàn)象我們都將無法察覺。

原始出處：

Martinez-Jimenez CP, Eling N, Chen HC, Vallejos CA, Kolodziejczyk AA, Connor F, Stojic L, Rayner TF, Stubbington MJ, Teichmann SA, de la Roche M, Marioni JC, Odom DT. Aging increases cell-to-cell transcriptional variability upon immune stimulation. Science. 2017 Mar 31;355(6332):1433-1436