近日，斯坦福大學的Calvin J. Kuo教授領導的研究團隊在《Nature》雜志上發(fā)表了一項突破性研究，題為“A human autoimmune organoid model reveals IL-7 function in coeliac disease”。研究團隊成功構建了一個保留小腸完整細胞和免疫微環(huán)境的人類類器官模型，用于再現乳糜瀉（CeD）中的麩質誘導病理，并揭示了白細胞介素-7（IL-7）在此過程中發(fā)揮的新作用。

 

乳糜瀉是一種自身免疫性疾病，其發(fā)病率約為全球人口的1%，主要由攝入麩質引起。麩質是一種主要存在于小麥、大麥和黑麥中的儲藏蛋白。在乳糜瀉患者中，麩質攝入會導致腸道黏膜受損，特別是在攜帶HLA-DQ2或HLA-DQ8等位基因的個體中。麩質衍生的醇溶谷蛋白肽在體內經由組織轉谷氨酰胺酶2（TG2）脫氨基化，增強其與MHC II類分子的結合，從而引發(fā)針對麩質的CD4+ T細胞免疫反應。然而，關于CD4+ T細胞如何引發(fā)細胞毒性T細胞反應的具體機制仍不清楚，且缺乏同時包含組織和內源性免疫細胞的體外模型。

 

為了解決這一問題，研究人員利用空氣-液體界面（Air-Liquid Interface, ALI）系統培養(yǎng)了來自人類小腸內鏡或手術活檢片段的類器官。這些類器官在特殊培養(yǎng)基（含有WNT3A、EGF、Noggin和R-spondin1）的支持下，不僅包含了多種基質細胞和上皮細胞，還保留了CD45+造血細胞，包括T細胞、單核細胞、巨噬細胞、B細胞和漿細胞。通過單細胞RNA測序（scRNA-seq），研究發(fā)現這些類器官保持了與新鮮腸道組織相似的免疫細胞多樣性和T細胞受體譜。

 

研究團隊利用這個模型，從81名乳糜瀉患者和54名對照組個體中獲取十二指腸活檢樣本，并進行了HLA基因分型。結果顯示，大多數乳糜瀉患者表達HLA-DQ2.5。當使用特定的醇溶谷蛋白肽處理這些類器官時，研究發(fā)現這些肽能夠誘導HLA-DQ2.5陽性類器官中上皮細胞的IL-15表達增加，導致上皮細胞標志物減少和細胞凋亡。相比之下，HLA-DQ8陽性類器官對此類肽沒有反應。此外，醇溶谷蛋白肽處理還促進了上皮細胞的增殖和類器官的生長。

 

進一步的scRNA-seq分析揭示了醇溶谷蛋白肽處理后的復雜免疫反應，包括細胞毒性因子、趨化因子和細胞因子的上調，以及廣泛的免疫網絡交互。研究還發(fā)現，醇溶谷蛋白肽處理能夠誘導乳糜瀉類器官中抗TG2自身抗體的分泌，而對照組中幾乎檢測不到這些抗體。

 

最后，研究人員通過scRNA-seq數據和阻斷實驗，發(fā)現IL-7在乳糜瀉中通過促進CD8+ T細胞中NKG2C和NKG2D的表達，參與了上皮細胞的殺傷。這一發(fā)現為乳糜瀉病理過程中IL-7的關鍵作用提供了新的見解，并為研究自身免疫性疾病提供了一種新的體外模型。