來自澳大利亞沃爾特與伊麗莎-霍爾研究所(Walter and Eliza Hall Institute)的研究人員在研究能夠制造抗體的免疫系統(tǒng)細(xì)胞即B細(xì)胞后,，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞對它們自己的命運(yùn)也存在某種控制,，從而在科學(xué)家們理解是什么決定細(xì)胞命運(yùn)方面帶來一場主要的震動。
B細(xì)胞能夠有多種命運(yùn)，其中較為更加常見的一些命運(yùn)是死亡,，分裂,，成為能夠分泌抗體的細(xì)胞或者改變它們制造的抗體,。當(dāng)B細(xì)胞在淋巴結(jié)增殖時,，這些都在發(fā)生著。
科學(xué)界普遍持有的觀點(diǎn)是細(xì)胞命運(yùn)是由外部信號如特定激素或細(xì)胞信號傳導(dǎo)因子所決定的,。然而,，該研究所免疫學(xué)部門主任Phil Hodgkin教授和同事Mark Dowling博士、Cameron Wellard博士和Jie Zhou女士預(yù)測細(xì)胞命運(yùn)更大程度上是由細(xì)胞內(nèi)部過程決定的。
為了驗(yàn)證他們的理論,，研究小組重建B細(xì)胞變成不同細(xì)胞類型所需的條件,，然后把這些細(xì)胞拍攝下來，同時還與來自澳大利亞國家信息和通信技術(shù)部門的John Markham博士合作開發(fā)新技術(shù)和圖像分析方法,。
同時愛爾蘭漢密爾頓研究所數(shù)學(xué)家Ken Duffy博士的專業(yè)知識進(jìn)一步強(qiáng)化對研究小組的實(shí)驗(yàn)觀察的理解。Duffy博士的概率論知識對于研究小組理解他們拍攝的2500個細(xì)胞的行為是至關(guān)重要的,。2012年1月5日,，研究小組的成果在線發(fā)布在《科學(xué)》期刊上。
Hodgkin教授說,，這些細(xì)胞的行為表現(xiàn)就像存在內(nèi)部機(jī)器(internal machine)控制它們的命運(yùn),，“這些內(nèi)部機(jī)器中的每一個就好比是一個小的時鐘或計時器來控制細(xì)胞分裂、死亡,、它們制造什么類型的抗體和它們是否能夠變成分泌抗體的細(xì)胞”,。
Dowling博士解釋道，不同的細(xì)胞命運(yùn)是細(xì)胞內(nèi)部隨機(jī)性競爭的結(jié)果,。他說,，“從某種意義上講，每個細(xì)胞都設(shè)置為每種命運(yùn)結(jié)果開始滴答作響的時鐘,，哪個時鐘首先關(guān)閉是細(xì)胞做出的決定,。細(xì)胞試圖做任何事情，但是只有一種命運(yùn)勝出,。”
Hodgkin教授說,，即便這些B細(xì)胞接受同樣的外部信號，細(xì)胞群體仍然發(fā)生相當(dāng)大的差異,。他說,，“有著確實(shí)比例的B細(xì)胞最終有著不同的命運(yùn)。這意味著諸如激素或細(xì)胞信號傳導(dǎo)分子之類的外部因子并不告訴這些細(xì)胞該做什么,，而是改變這些細(xì)胞將做什么的概率,。”
當(dāng)遭受感染后，身體做出免疫反應(yīng),，產(chǎn)生很多種免疫細(xì)胞類型,，而且每種細(xì)胞類型有著不同的功能。Dowling博士說,，這應(yīng)當(dāng)是身體根據(jù)具體情況一直在調(diào)整產(chǎn)生特定細(xì)胞類型的概率,，“身體產(chǎn)生很多不同的激素和細(xì)胞信號傳導(dǎo)蛋白，因此對于不同的感染,，概率也將是不同的,。參與免疫系統(tǒng)的全部所有分子將影響這些概率。”
Hodgkin教授說，如今他們的希望是構(gòu)建準(zhǔn)確預(yù)測外部信號如何將改變免疫細(xì)胞群體將做什么的概率的數(shù)學(xué)模型,。他說,，“構(gòu)建這些模型將有助于設(shè)計改進(jìn)的疫苗，以及為自身免疫疾病開發(fā)出新的免疫治療方法,。”(生物谷：towersimper編譯)
延伸閱讀：
Cell：血祖細(xì)胞接受微環(huán)境細(xì)胞和子血細(xì)胞信號維持平衡
Science：揭示B細(xì)胞不均等分裂產(chǎn)生抗體機(jī)制
doi:10.1126/science.1213230
PMC:
PMID:
Activation-Induced B Cell Fates Are Selected by Intracellular Stochastic Competition
Ken R. Duffy, Cameron J. Wellard, John F. Markham, Jie H. S. Zhou, Ross Holmberg, Edwin D. Hawkins, Jhagvaral Hasbold, Mark R. Dowling, Philip D. Hodgkin
In response to stimulation, B lymphocytes pursue a large number of distinct fates important for immune regulation. Whether each cell's fate is determined by external direction, internal stochastic processes, or directed asymmetric division is unknown. Measurement of times to isotype switch, to develop into a plasmablast, and to divide or to die for thousands of cells indicated that each fate is pursued autonomously and stochastically. As a consequence of competition between these processes, censorship of alternative outcomes predicts intricate correlations that are observed in the data. Stochastic competition can explain how the allocation of a proportion of B cells to each cell fate is achieved. The B cell may exemplify how other complex cell differentiation systems are controlled.
