
对很多人而言,切除扁桃体是一段难忘的童年经历:喉咙肿痛、一场小手术、一碗甜甜的冰淇淋,还有不用上学的轻松时光。在美国,每年有超过50万人接受扁桃体切除术,以此治疗反复咽喉感染以及睡眠呼吸障碍问题。这颗橄榄大小的组织,可不只是频频惹麻烦的“病灶",它更是免疫细胞发育成熟的淋巴器官。
加州大学欧文分校免疫学家莉萨·瓦加尔,在2021年牵头培育出了扁桃体类器官。
“孩子们做扁桃体切除手术十分普遍,而扁桃体组织中富含大量T细胞与B细胞。"莉萨·瓦加尔说道。彼时她还是斯坦福大学的博士后研究员,跟随免疫学家马克·戴维斯开展研究。这一发现让她萌生了一个想法:将术后本会被丢弃的扁桃体组织加以利用,以此培育免疫类器官。

2021年,瓦加尔与戴维斯团队搭建的这套培养体系,成功复刻了天然扁桃体的细胞互动模式与组织结构,打造出可用于研究免疫应答的体外实验平台。此后,包括两位研究者在内的众多科研人员,纷纷借助扁桃体类器官开展各类研究,探索疫苗免疫反应、淋巴细胞功能,以及新冠病毒等病原体引发的感染机制。
看到越来越多同行将扁桃体类器官应用于不同研究方向,瓦加尔倍感欣喜:“能看到大家用上我研发的实验工具,我由衷地开心。"

模拟人体适应性免疫,打造优质体外研究平台
研究团队借鉴了胸腺器官培养的技术思路,完成了扁桃体类器官的构建。他们先将扁桃体组织拆解为单个细胞,再让这些细胞在培养环境中重新聚集、生长,最终形成结构完整的类器官。
研究人员用减毒活流感疫苗刺激扁桃体类器官,观察其产生的免疫变化。实验发现,疫苗会促使B细胞逐步成熟,并最终合成、分泌流感特异性抗体。当科研人员对接触抗原后的类器官进行结构观测时,看到淋巴细胞的排布方式,和机体发生适应性免疫应答时,淋巴器官内的细胞分布高度相似。
不仅如此,该类器官还能实现淋巴器官的核心功能,体细胞高频突变便是其中之一。在此过程中,免疫球蛋白会发生基因突变,进而生成对抗原结合能力更强的抗体。瓦加尔与戴维斯团队还针对新冠候选疫苗开展测试,结果显示,培养体系内同样能产生对应的特异性抗体。
一系列实验充分证明,这套模型具备淋巴器官的核心特征,是研究人体免疫应答的优质临床前体外平台。长久以来,免疫学研究大多依赖小鼠模型,但动物实验的结论往往无法直接适用于人体组织,而扁桃体类器官的出现,为科研工作者提供了全新的研究选择。如今,依托这种“培养皿中的人体淋巴器官",诸多悬而未决的免疫学问题有了新的解答思路。
多元应用场景:从疫苗研发到自身免疫病探索
新冠疫情期间,科研人员利用扁桃体类器官,解析新冠病毒引发的基因与代谢变化,同时借助该模型评估各类抗病药物的效果。此后,瓦加尔团队又利用这类器官,对比不同流感疫苗抗原激活淋巴细胞的差异——包括免疫反应强度、活化细胞种类以及细胞功能区别,这也印证了扁桃体类器官在疫苗设计研发领域的巨大应用潜力。
除疫苗相关研究外,扁桃体类器官的应用边界还在不断拓展。“不少研究者正用它探究组织驻留免疫细胞的基础生物学特性。"瓦加尔介绍道。借助该模型,科学家发现某一类调节性T细胞源自两种不同细胞谱系,这一成果有望为自身免疫病的治疗开辟新方向。戴维斯团队也依托扁桃体类器官,厘清了不同亚型T细胞相互协作、抑制自身免疫反应的作用机制。
当然,这款体外模型并非无缺。它无法全复刻生物体内复杂的细胞交互过程,这是目前难以突破的局限。瓦加尔坦言:“持续优化体外实验模型十分必要,现阶段,我们距离构建出能够完整模拟活体动物免疫系统的模型,还有很长一段路要走。"
目前,科研团队正着手研发免疫器官芯片系统。该系统整合活体细胞与灌注腔室,能够更精准地还原组织生理状态,进一步弥补现有类器官模型的不足。
即便存在短板,扁桃体类器官依旧攻克了人类免疫学研究的一大难题。以往人体免疫学研究多局限于观察分析,难以开展机制性实验,而这套平台改变了这一局面。
瓦加尔表示:“有了这套可开展机制研究的平台,我的科研工作迎来了巨大突破。动物模型早已发展出各类成熟的研究工具,如今我们也能针对人体开展同类机制探究,这着实令人振奋。"
专业名词注释
1. 类器官:利用人体组织细胞在体外培养而成的三维微型器官,结构与功能贴近真实人体器官,是前沿体外研究模型。
2. T细胞/B细胞:人体核心免疫细胞,分别负责细胞免疫与体液免疫,共同抵御病原体入侵。
3. 体细胞高频突变:免疫系统优化抗体能力的关键过程,让抗体更精准地识别、结合病菌。
4. 适应性免疫:人体后天形成的特异性免疫,也是疫苗发挥防护作用的核心原理。
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