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在鱼类免疫研究中,传统获取专业抗原呈递细胞(pAPCs)的方法存在诸多局限。研究人员开展虹鳟鳍组织体外培养 pAPCs 的研究,成功获得大量具有 pAPCs 特征的细胞。这为鱼类免疫研究及相关领域提供了新途径。
在生命科学的广阔领域中,鱼类的免疫系统一直是科学家们关注的焦点。专业抗原呈递细胞(professional antigen presenting cells,pAPCs)在鱼类的适应性免疫反应中扮演着关键角色,它们能够处理和呈递外源抗原,激活 CD4? T 淋巴细胞,从而启动免疫防御机制。然而,传统获取鱼类 pAPCs 的方法却面临着重重困境。
以往,研究人员多从外周血、头肾和脾脏等组织中分离 pAPCs。但这些组织细胞组成复杂,包含多种先天和适应性免疫细胞,这使得分离和分析单个白细胞亚群变得极为困难。而且,采集头肾和脾脏往往需要牺牲鱼类,这对于需要进行自体实验的研究来说是一大阻碍。对于小型鱼类,如斑马鱼,其血液和相关组织量少,获取足够细胞用于实验更是难上加难。此外,鱼类血液和造血组织中树突状细胞(dendritic cells,DCs)数量极低,目前也缺乏体外扩增鱼类 DCs 的有效方法,这严重限制了相关功能研究的开展。
为了突破这些困境,来自加拿大滑铁卢大学(University of Waterloo)的研究人员展开了一项极具创新性的研究。他们将目光投向了虹鳟的鳍组织,试图探索一种全新的体外培养 pAPCs 的方法。
研究人员用到的主要关键技术方法有:首先是组织培养技术,从虹鳟获取鳍组织进行体外培养;其次是分子生物学技术,通过逆转录和聚合酶链反应(RT-PCR)检测基因表达;还有蛋白质检测技术,利用蛋白质免疫印迹法(Western blotting)和免疫荧光技术检测相关蛋白的表达情况 。
研究结果如下:
- 细胞培养与形态观察:通过鳍组织外植体培养法,研究人员成功建立了虹鳟鳍组织的原代培养体系。在培养初期,上皮细胞占主导地位,经过胰蛋白酶处理去除上皮细胞,并将培养基中胎牛血清(FBS)浓度从 10% 提高到 30% 后,成纤维细胞逐渐生长,鳍白细胞样细胞(fin-LLCs)开始出现并大量增殖。fin-LLCs 呈现出异质性,包含多种形态的细胞,如类似单核细胞、巨噬细胞、黑色素巨噬细胞和 DCs 的细胞。
- 基因表达分析:RT-PCR 结果显示,fin-LLCs 表达大量 pAPCs 的标记基因,包括主要组织相容性复合体(Major Histocompatibility Complex,MHC) IIα、MHC IIβ、S25–7、INXV,DCs 的标记基因 CD83、CD205、CD209,巨噬细胞的标记基因 CSF1R,以及促炎反应的标记基因 IL-1β。与 RTS-11 细胞和外周血白细胞(PBLs)相比,fin-LLCs 的这些基因转录水平具有明显差异。
- 蛋白质检测:Western blotting 证实,不同鳍组织来源的 LLCs 均含有丰富的 MHC IIα 和 MHC IIβ 多肽。免疫荧光实验表明,DC 样细胞表面的 MHC IIα 蛋白水平高于单核细胞 / 巨噬细胞样细胞。
研究结论和讨论部分指出,该研究首次证明了通过虹鳟鳍组织长期体外培养,可以大量获得自体 pAPCs,包括 DCs,且无需牺牲实验鱼。这种培养方法产生的 fin-pAPCs 具有典型 pAPCs 的特征,细胞群体具有异质性,包含多种免疫细胞类型。这一成果意义重大,它为鱼类免疫研究提供了新的细胞模型,有助于深入探究鱼类 APC 生物学、先天和适应性免疫、抗原呈递调控、疫苗接种、自体基因治疗以及癌症生物学 / 免疫治疗等领域。同时,该技术有望应用于水产养殖,通过监测鱼类健康和改善其免疫系统,有效对抗传染病,为水产养殖业的发展提供有力支持 。该研究成果发表在《Comparative Immunology Reports》上,为鱼类免疫学领域的研究开辟了新的道路,为后续相关研究奠定了坚实基础。