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综述:类器官作为免疫-器官相互作用模型
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月04日 来源:Cell Reports 6.9
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这篇综述系统阐述了类器官(organoids)技术在模拟免疫-器官互作中的突破性应用,涵盖黏膜免疫稳态、炎症反应(如IBD、COPD)、肿瘤微环境(TME)及免疫治疗(CAR-T、ICIs)研究。通过整合免疫细胞(如TRM、ILCs、DCs)与类器官共培养,揭示了上皮-免疫对话(如TGF-β/IL-10通路)在疾病机制与治疗中的核心作用,为人类免疫生物学研究提供了高可控性体外模型。
引言
人体屏障组织(如肠、肺)的薄层上皮与免疫系统形成动态共生网络,既要抵御病原体(如Salmonella),又需耐受共生菌群。类器官技术通过体外培养原代上皮细胞,为研究这种精密平衡提供了理想平台。例如,肠类器官与巨噬细胞共培养时,需补充IL-10以模拟体内抗炎表型,揭示调节性T细胞(Treg)在免疫稳态中的关键作用。
免疫应答的关键环节
检测与耐受
上皮细胞通过模式识别受体(PRRs)识别病原体相关分子(如LPS),分泌CCL20等趋化因子招募免疫细胞。类器官实验显示,树突细胞(DCs)接触肠上皮后下调CCR7和CD86,形成耐受表型,避免对食物抗原的过度反应。
效应机制启动
2型天然淋巴细胞(ILC2s)在类器官中响应寄生虫代谢物(如succinate),触发IL-25/IL-13级联反应,驱动嗜酸性粒细胞活化——这一发现通过小肠类器官与ILC2s共培养得以验证。而TH1细胞分泌的IFNγ可诱导上皮凋亡,同时招募CXCR3+ T细胞,形成抗病毒前线。
炎症与修复
类器官模型揭示,上皮内淋巴细胞(IELs)通过CD160-HVEM信号促进上皮再生,而Paneth细胞的胞葬作用(efferocytosis)可清除凋亡细胞而不引发炎症。
疾病建模与转化应用
自身炎症疾病
乳糜泻(CeD)类器官证实,HLA-DQ2/8上皮细胞提呈麸质肽段后激活T细胞,导致绒毛萎缩。阻断IL-7可缓解损伤,为治疗提供新靶点。
炎症性肠病
患者来源类器官显示,黏膜T细胞通过TNF-α/IL-1β破坏上皮屏障,而CRISPR编辑风险基因(如CDH1)可模拟遗传缺陷。类器官芯片(organ-on-chip)进一步整合血流动力学,模拟免疫细胞跨血管迁移过程。
肿瘤免疫治疗
结肠癌类器官与肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)共培养时,PD-1阻断可增强T细胞杀伤。但实体瘤的免疫抑制微环境(如TGF-β富集)仍是挑战,类器官筛选平台正加速双特异性抗体(TCBs)的优化。
未来方向
下一代类器官通过生物工程(如光刻成型ECM支架)实现开放腔室结构,支持长期免疫记忆研究。整合淋巴类器官(tonsil organoids)有望模拟生发中心反应,最终构建“组织-淋巴循环”全链路模型。

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