Science：细胞的命运自己来做主

　　

生物通报道  近日来自澳大利亚沃尔特伊丽莎•霍尔研究所免疫学部的研究人员在B细胞研究中获得了令人惊讶的发现，他们证实B细胞可在某种程度上控制自己的命运。这一研究发现将在很大程度上改变科学家们对于细胞命运决定因素的理解。相关研究论文于2012年1月5日发表在《科学》（Science）杂志上。

当B细胞在淋巴结中增殖时，它面临着多种命运的抉择：其中较为常见的命运包括细胞死亡、细胞分裂、成为能够分泌抗体的细胞或是改变它们产生的抗体。过去在科学界普遍认可的观点是B细胞的命运取决于例如特定激素或细胞信号分子等外部信号。

在新研究中来自沃尔特伊丽莎•霍尔研究所免疫学部的负责人Phil Hodgkin及同事Mark Dowling,博士、Cameron Wellard博士和Jie Zhou等发现B细胞的命运在很大程度上是由内部的程序所决定。

为了验证他们的理论，沃尔特伊丽莎•霍尔研究所的研究人员与澳大利亚国家信息与通信技术部门的John Markham展开协作，开发了新型技术与图像分析方法，通过重建B细胞分化形成不同细胞类型所需的条件，对B细胞进行了追踪成像观测。

在爱尔兰国立梅努斯大学Hamilton研究所数学家Ken Duffy的帮助下，研究小组对所拍摄下的2500个细胞的行为进行了概率解析，获得了对实验观测结果更深入的理解。研究人员发现细胞的行为显示似乎是由内部的装置来主宰细胞的命运。“每一个内部装置都像是一个程序控制器，严格控制着细胞的分裂、死亡、生成何种抗体，以及是否转变为抗体分泌细胞。”Hodgkin教授说。

Dowling博士解释说这表明不同的细胞命运是细胞内竞争的结果。“从某种意义上讲，每个细胞为每种命运结果均设立了一个滴答作响的时钟，哪个时钟率先被关闭取决于细胞做出的决定，”Dowling说：“尽管细胞希望能面面俱到，但最终也只能做出一种选择。”

Hodgkin说，即使这些细胞获得相同的外部信号，细胞群体中发生的事件仍会出现相当大的差异。“相当比例的B细胞将各自走向不同的命运，”Hodgkin说：“这表明激素或细胞信号分子等外部因素并非是B细胞命运的主宰因子，它们只不过能改变细胞命运选择的概率。”

当机体对感染做出免疫反应时，会生成多种不同类型的免疫细胞，每种细胞类型具有着不同的功能。Dowling说这有可能是机体在根据具体情况调整了生成特定细胞类型的概率。“机体生成多种不同的激素和细胞信号蛋白，因每次感染的情况不同，概率也随之不同。参与免疫系统的所有分子都会对这些概率产生影响。”

Hodgkin表示接下来他希望能够构建出可准确预测外部信号如何改变免疫细胞群行为概率的数学模型。“构建这样的模型将有助于设计出治疗自身免疫性疾病的新策略，推动疫苗的研发。”

这一研究获得了澳大利亚国家卫生和医学研究理事会、维多利亚州政府和爱尔兰科学基金会的资金资助。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Activation-Induced B Cell Fates Are Selected by Intracellular Stochastic Competition

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.