肺泡巨噬细胞是特异性生活在肺肺泡中的免疫细胞，在这里可以看到透明的小鼠肺中的红点。
巨噬细胞是免疫细胞，对免疫反应、组织修复和清除癌细胞至关重要。科学家认为巨噬细胞是很有前途的生命疗法。然而，巨噬细胞要被有效地用于治疗，就必须在实验室培养中大量生长，而不丧失其特殊的功能。到目前为止，还不清楚这是否有可能。来自德累斯顿和马赛的一组科学家现在报告说，在实验室条件下长时间生长的巨噬细胞在转移回体内后可以正常工作，与从未离开组织的细胞没有区别。这一结果为新的巨噬细胞疗法铺平了道路。这项研究发表在杂志Nature Immunology 。
巨噬细胞是存在于我们身体所有器官中的免疫细胞。它们扮演着组织守护者的角色，培育其他细胞，清除细菌、细胞碎片甚至肿瘤细胞等有害物质。因此，巨噬细胞已经成为科学家们关注的潜在的新型活药物，可以治愈受损的器官、对抗感染和对抗癌症。然而，要达到这一目的，细胞必须在体外大量生长。到目前为止，巨噬细胞很难做到这一点。最重要的是，人们严重怀疑实验室条件可能会使他们失去特殊能力。
在实验室中增殖细胞，即所谓的细胞培养，是一种常见的技术，多年来，这项技术使得生物学和医学取得了巨大的进步。然而，在实验室中生长的细胞被从它们的自然环境和对它们的功能至关重要的物理信号中移除。细胞在塑料培养皿中生长，并浸泡在人工营养液中。他们必须适应这些新的环境——真正的文化冲击。德累斯顿工业大学洪堡教授Michael Sieweke教授说:“我们想知道细胞在长时间的细胞培养中是如何变化的，这些变化是否是永久性的。”
细胞培养休克
Sieweke教授的团队在德累斯顿大学再生治疗中心(CRTD)和马赛Luminy免疫学中心(CNRS, INSERM, ax -Marseille大学)研究了小鼠肺巨噬细胞，即自然生活在肺泡中的免疫细胞。该团队在实验室条件下成功地培育了几个月的大量细胞。尽管它们的外观和一般特征没有受到影响，但当更仔细地观察时，可以清楚地看到，这些细胞实际上已经发生了许多变化，以适应新的环境。
“我们身体的每个细胞都有一组相同的基因，但这些细胞中哪些基因被开启，哪些基因被关闭是不同的。我们可以把它想象成细胞的分子指纹——一种独特的开启基因组合，可以区分肺巨噬细胞、肠巨噬细胞和脑细胞，”该研究的作者之一Sethuraman Subramanian说。科学家们将实验室培养的细胞的基因模式与来自肺部的细胞的基因模式进行了比较，发现了实质性的差异。这是意料之中的事。生活在塑料表面，而且所有的营养物质都很容易获得，这与自然条件有很大的不同。这些细胞必须适应它，并通过改变3000多个基因的状态来做到这一点。真正让我们感兴趣的问题是，这些变化能否逆转，”Sieweke教授解释道。
研究小组将实验室培养的巨噬细胞转移回小鼠肺部的自然位置。详细的对比表明，在实验室中生长的细胞与那些从未离开过肺部的细胞没有什么区别。“我们惊讶地发现，巨噬细胞为生活在实验室而做出的巨大适应已经被证明是完全可逆的。实验室培养的巨噬细胞已经忘记了它们在实验室中度过的时间，完全恢复了它们在肺中的正常功能和状态，忘记了它们之前的培养休克，”该研究的作者之一克拉拉·布希(Clara Busch)说。
未来的细胞疗法
虽然这项研究是在小鼠身上进行的，但它对人类治疗有着非常好的启示。在细胞培养和自然环境之间穿梭巨噬细胞的能力显示了未来巨噬细胞治疗的巨大潜力。肺巨噬细胞可以在实验室中繁殖，并在实验中为对抗特定疾病量身定制，然后被输送到患者的肺部，在那里它们可以立即开始发挥它们的功能。这种装置可以用于治疗癌症、纤维性疾病或类似COVID-19的肺部感染，并最终用于其他器官。
Sieweke教授总结道:“这项研究早在大流行开始之前就开始了，但再次证明了基础研究可以作为未来治疗应用的来源。”
Sethuraman Subramanian, Clara Jana-Lui Busch, Kaaweh Molawi, Laufey Geirsdottir, Julien Maurizio, Stephanie Vargas-Aguilar, Hassiba Belahbib, Gregory Gimenez, Ridzky, Anis Advent Yuda, Michaela Burkon, Jérémy Favret, Sara Gholamhosseinian Najjar, Bérengère de Laval, prashanth Kumar Kandalla, Sandrine Sarrazin, Lena Alexopoulou and Michael H. Sieweke: Long-term culture expanded alveolar macrophages restore full epigenetic identity in vivo, Nature Immunology (February 2022)
Link: https://www.nature.com/articles/s41590-022-01146-w