Organoid 小组的研究人员开发了一种可用于研究胸腺的新型类器官模型。这些类器官源自小鼠胸腺组织，专门模拟胸腺上皮细胞 (TEC)。这些细胞负责训练免疫系统的 T 细胞以正确应对病原体。这是第一个能够长期培养 TEC 的实验室模型，为研究其功能提供了新的机会。最终，这也可能为胸腺功能受损患者的治疗带来新的见解。该研究于 2024 年 3 月 27 日发表在《Cell Reports》上。
我们的免疫系统保护我们免受病毒和细菌等病原体的侵害。为了有效地检测和消除这些病原体，需要几种类型的白细胞，包括 T 细胞。在 T 细胞发挥作用之前，它们需要接受训练，只攻击病原体而不攻击人体自身的细胞。这发生在胸腺中，胸腺是位于胸骨后面的一个小器官。这个训练过程中的“老师”被称为 TEC。它们将各种分子呈现给 T 细胞，并消除那些没有正确反应的分子。最终结果是成熟的 T 细胞进入血液，随时准备对病原体作出反应。
类器官模拟胸腺
研究 TEC 的研究人员需要一种在实验室中培养这些细胞的方法。类器官研究小组现已成功开发出一种新系统：TEC 类器官，基于小鼠胸腺组织。该研究的第一作者 Sangho Lim 解释了这些类器官与之前的系统相比的优势：“之前，不可能长时间让 TEC 在培养中存活。这使得研究它们和进行实验变得困难。我们的 TEC 类器官可以在培养中保存两年以上，因此可以进行长期实验。”
与其他培养系统相比，类器官还能更好地代表体内 TEC 的多样性。具体来说，TEC 有两种不同的亚型，即皮质 TEC 和髓质 TEC，具体取决于它们在胸腺中的位置。这些亚型在训练 T 细胞方面也具有特定功能。“通过向类器官中添加不同的分子混合物，我们可以引导细胞专门化为皮质和髓质亚型。以前，很难在培养物中获得这种多样性的 TEC，”Lim 说。
训练 T 细胞
Lim 和他的同事还证实，类器官中的 TEC 能够完成其工作：训练 T 细胞。“我们首先将类器官与培养的未成熟 T 细胞混合在一起。然后我们通过观察细胞外部的分子 CD4 和 CD8 来跟踪它们的成熟情况。在体内，未成熟的 T 细胞在发育过程中以特定的顺序获得和丢失这些分子。这与我们的培养皿中发生的情况非常吻合，”Lim 说。
研究人员在天生没有胸腺的小鼠身上也获得了类似的结果。Lim：“这些小鼠血液中成熟 T 细胞的数量非常少，因为它们没有胸腺来训练它们。当我们将 TEC 类器官移植到它们的皮下时，我们看到它们血液中成熟 T 细胞的数量明显增加。”因此，TEC 类器官似乎能够通过刺激 T 细胞成熟来接管缺失胸腺的功能。
新的可能性
小鼠 TEC 类器官为研究胸腺和 T 细胞成熟的科学家开辟了新的可能性。从临床角度来看，这对于胸腺功能受损的患者尤其重要，这种情况可能是由于特定的癌症治疗或新生儿心脏手术引起的。“未来，我们可能能够探索 TEC 类器官移植作为恢复胸腺功能的治疗策略。但在实现这一目标之前，我们还有很多工作要做，”Lim 总结道。