新研究使得產生全身免疫防御成為可能

在接下來的幾個月中，數百萬人將接種疫苗以便能夠阻止流感病毒感染，以及隨之而來的發燒、疼痛和鼻塞。但是，一次疫苗注射如何引發一種從頭到腳保護人體的免疫反應？

如今，美國哈佛大學文理學院系統生物學中心的Nicolas Chevrier說，答案部分上在于疫苗接種幾小時內，一種抗病毒信號在全身擴散從而讓記憶T細胞駐留在多種組織中。相關研究結果近期發表在Cell期刊上，論文標題為“Organism-Level Analysis of Vaccination Reveals Networks of Protection across Tissues”。

Chevrier說，“這項研究的起始點是我們如何在整個有機體的水平上研究免疫系統。免疫系統存在于人體的每個器官：肺部、心臟和皮膚，從而使得研究免疫系統在整個有機體中如何運作是非常具有挑戰性的。之前的研究是孤立的。比如，人們僅研究肺部，或者僅研究血液。”

為了找到答案，Chevrier和同事們尋求兩種牛痘病毒（Vaccinia virus）---一種是致命性的牛痘病毒毒株，另一種是用于制備疫苗的的滅活的牛痘病毒毒株---的幫助。

他說，“為了驗證我們的想法，我們想要比較單獨接種疫苗、單獨感染和接收疫苗接種的個人遭受感染時觸發的多種類型的免疫反應。利用這種比較方法，我們可以詢問：當在皮膚上接種疫苗時，這種免疫反應是保持在局部還是在變成全身性的？如果是全身性的話，它會擴散多遠和多快？這是關于免疫系統在全身水平上的內部工作機制的基礎問題。”

這些研究人員首先對小鼠進行疫苗接種來研究它們的免疫系統如何對這種疫苗作出反應，隨后讓這些相同的小鼠接觸這種牛痘病毒的致命性毒株以便研究這種毒株如何觸發它們的免疫防御。

Chevrier說，“我們很高興地看到我們的方法奏效了。我們能夠在全身范圍內**觀察和追蹤免疫過程。基于這些發現，我們發現了兩種新的對宿主至關重要的免疫保護機制。首先，我們發現在疫苗接種幾小時內，一種被稱作I型干擾素的抗病毒分子在全身出現了，這就好似身體的免疫防御為了贏得這場戰斗，正在期待它的病毒對手的下一步行動。”

他解釋道，I型干擾素在免疫接種位點產生，并快速地通過血液擴散到大多數組織中。

Chevrier說，多年來，科學家們認為干擾素僅在局部對一種免疫觸發物產生免疫反應，但是這項新的研究提示著它實際上可能在激活多種組織的抗病毒基因中發揮著重要作用，從而有助它們抵抗感染。相比之下，保護性反應（protective response）似乎更多地局限于幾種器官中。

Chevrier說，“這種保護性反應似乎更多地局限于病毒存在的部位。在我們的測試中，這種病毒感染是通過肺部進行的，并且非常快地擴散到肝臟和脾臟。但是，通過疫苗接種觸發的免疫防御非常高效地阻止存在在那里的病毒。我們發現記憶T細胞在接受指令后駐留在這些組織中，并且準備抵抗潛在的再次感染。”

這一發現駁斥了人們普遍接受的看法，即這些記憶T細胞能夠通過在全身循環流通最有效地抵抗感染。然而，近年來，有證據表明這些駐留在組織中的記憶T細胞可能比最初認為的更加強效和更加廣泛。

Chevrier說，“它們曾被認為是局部的保護者。人們之前認為當你在皮膚上接種疫苗時，這些記憶T細胞駐留在皮膚中，但是我們發現它們在整個身體中更加廣泛地駐留著，即作為全身性保護者發揮作用。因此，一旦這種病毒侵入肝臟或脾臟，這些記憶T細胞被完美地調動起來來抵抗這種病毒感染的擴散。”

他補充道，“我們的概念驗證研究表明能夠在哺乳動物的全身水平上觀察和研究免疫系統，而不是一次僅針對一種或幾種組織。這就是說，如今還需付出很多努力在與健康和疾病相關的其他免疫過程中驗證這種想法。”

參考資料：

Motohiko Kadoki, Ashwini Patil, Cornelius C. Thaiss et al. Organism-Level Analysis of Vaccination Reveals Networks of Protection across Tissues. Cell, 5 October 2017, 171(2):398–413, doi:10.1016/j.cell.2017.08.024