Cell：新研究使得产生全身免疫防御成为可能

在接下来的几个月中，数百万人将接种疫苗以便能够阻止流感病毒感染，以及随之而来的发烧、疼痛和鼻塞。但是，一次疫苗注射如何引发一种从头到脚保护人体的免疫反应？

图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.08.024。

如今，美国哈佛大学文理学院系统生物学中心的Nicolas Chevrier说，答案部分上在于疫苗接种几小时内，一种抗病毒信号在全身扩散从而让记忆T细胞驻留在多种组织中。相关研究结果近期发表在Cell期刊上，论文标题为“Organism-Level Analysis of Vaccination Reveals Networks of Protection across Tissues”。

Chevrier说，“这项研究的起始点是我们如何在整个有机体的水平上研究免疫系统。免疫系统存在于人体的每个器官：肺部、心脏和皮肤，从而使得研究免疫系统在整个有机体中如何运作是非常具有挑战性的。之前的研究是孤立的。比如，人们仅研究肺部，或者仅研究血液。”

为了找到答案，Chevrier和同事们寻求两种牛痘病毒（Vaccinia virus）---一种是致命性的牛痘病毒毒株，另一种是用于制备疫苗的的灭活的牛痘病毒毒株---的帮助。

他说，“为了验证我们的想法，我们想要比较单独接种疫苗、单独感染和接收疫苗接种的个人遭受感染时触发的多种类型的免疫反应。利用这种比较方法，我们可以询问：当在皮肤上接种疫苗时，这种免疫反应是保持在局部还是在变成全身性的？如果是全身性的话，它会扩散多远和多快？这是关于免疫系统在全身水平上的内部工作机制的基础问题。”
这些研究人员首先对小鼠进行疫苗接种来研究它们的免疫系统如何对这种疫苗作出反应，随后让这些相同的小鼠接触这种牛痘病毒的致命性毒株以便研究这种毒株如何触发它们的免疫防御。

Chevrier说，“我们很高兴地看到我们的方法奏效了。我们能够在全身范围内首次观察和追踪免疫过程。基于这些发现，我们发现了两种新的对宿主至关重要的免疫保护机制。首先，我们发现在疫苗接种几小时内，一种被称作I型干扰素的抗病毒分子在全身出现了，这就好似身体的免疫防御为了赢得这场战斗，正在期待它的病毒对手的下一步行动。”
他解释道，I型干扰素在免疫接种位点产生，并快速地通过血液扩散到大多数组织中。
Chevrier说，多年来，科学家们认为干扰素仅在局部对一种免疫触发物产生免疫反应，但是这项新的研究提示着它实际上可能在激活多种组织的抗病毒基因中发挥着重要作用，从而有助它们抵抗感染。相比之下，保护性反应（protective response）似乎更多地局限于几种器官中。

Chevrier说，“这种保护性反应似乎更多地局限于病毒存在的部位。在我们的测试中，这种病毒感染是通过肺部进行的，并且非常快地扩散到肝脏和脾脏。但是，通过疫苗接种触发的免疫防御非常高效地阻止存在在那里的病毒。我们发现记忆T细胞在接受指令后驻留在这些组织中，并且准备抵抗潜在的再次感染。”

这一发现驳斥了人们普遍接受的看法，即这些记忆T细胞能够通过在全身循环流通最有效地抵抗感染。然而，近年来，有证据表明这些驻留在组织中的记忆T细胞可能比最初认为的更加强效和更加广泛。

Chevrier说，“它们曾被认为是局部的保护者。人们之前认为当你在皮肤上接种疫苗时，这些记忆T细胞驻留在皮肤中，但是我们发现它们在整个身体中更加广泛地驻留着，即作为全身性保护者发挥作用。因此，一旦这种病毒侵入肝脏或脾脏，这些记忆T细胞被完美地调动起来来抵抗这种病毒感染的扩散。”

他补充道，“我们的概念验证研究表明能够在哺乳动物的全身水平上观察和研究免疫系统，而不是一次仅针对一种或几种组织。这就是说，如今还需付出很多努力在与健康和疾病相关的其他免疫过程中验证这种想法。”