Cell：免疫系统“晴雨表”

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Cell：免疫系统“晴雨表”

多亏了器官移植术，利用志愿者或事故受害捐赠的健康器官替代衰竭的肾脏、心脏、肺或肝脏，超过26万美国人能够存活到今天。但治疗并没有随着手术而终结。接受移植者需遵循严格药物治疗方案来抑制他们的免疫系统，使得既能够防止对捐赠器官产生排斥，又不至于让他们容易遭受感染。
直到现在，维持这一微妙的平衡都像是在玩一个医学猜谜游戏。在发表于11月21日《细胞》（Cell）杂志上的一项研究中，斯坦福大学的科学家们报告称，有可能发现了免疫系统强弱的一个晴雨表：一种鲜为人知的病毒会随药物抑制免疫系统而增殖。
领导这一研究的是斯坦福大学工程学院教授、生物工程学及应用物理学教授Stephen Quake博士。在这项研究中，Quake和合作团队从96名心脏和肺移植患者的血液中分离出了特异的DNA片段。这些片段来自血浆；将血浆中的红细胞和白细胞提取出来之后，就剩下了蛋白和游离DNA。而这些游离DNA则来自于死细胞。 Quake是基因组学的先驱，他是首批利用基因组测序来鉴别和定量这种游离DNA达到诊断目的科学家之一。这一技术一个重要的应用与怀孕有关。通过研究来自母亲血浆的脱细胞DNA，Quake开发出了一些测试可以确定妇女所怀的胎儿是否带有额外的21号染色体，从而会导致唐氏综合症。此外，他还一直通过分析来自癌细胞的脱细胞DNA片段，评估疾病进程。
“脱细胞DNA提供了一个令人惊异的、了解人类健康的窗口，其应用正在不断扩大，远远超出了传统的癌症和产前诊断领域，”Quake说。
在这项新研究中，Quake研究小组利用了这些技术来研究移植患者的免疫系统。他们知道这些患者在手术后立刻服用了强效的免疫抑制药物。他们认为这些药物会影响寄居在人体的微生物组。研究人员的目的是利用脱细胞DNA分析来进行微生物组普查，通过系统分析这些微生物的特性和数量来揭示免疫系统与这些寄居在人体的客人之间的相互作用。
科学家们从每位患者处采集了血浆样本。从每个样本中他们提取出非人类DNA片段。他们采用测序技术将这些片段与以往世界各地科学家们编写的遗传序列库进行了对比。通过这种方式，他们生成了每位患者微生物组中各种细菌、病毒和真菌的快照。
科学家们想了解每位患者体内的微生物组随着时间对于免疫抑制药物的反应。因此他们在两年的时间内从每位患者处抽取了7次血浆样本。每次，他们都对血浆中的非人类DNA片段进行了基因组分析。这使得他们能够绘制出每位患者微生物组的组成图表。
当科学家们寻找患者间的差异和相似之处时，他们还研究了所有96名患者完整的656张快照数据集。
通过这一过程，获得了一个惊人的研究发现：随着免疫抑制药物开始生效，一种称作为指环病毒属（Anellovirus）的神秘微生物从手术后极低水平随时间增殖到在微生物组中占据主要地位。且进一步的研究证实指环病毒属水平与器官排斥之间存在关联。
从一方面说，指环病毒属低水平表明了免疫系统较强，但器官排斥风险增高；而指环病毒属高水平则表明了免疫系统较弱，相应易发生感染的风险增高。
研究的共同资深作者、斯坦福大学医学院心血管医学教授Hannah Valantine博士说：发现指环病毒与免疫系统强弱之间存在显著关联，是她30年移植研究生涯中最令人兴奋的研究发现。
“这些研究结果为个体化监控以及最终治疗排斥提供了一个有效的工具。在未来，它有可能使得我们能够安全地降低患者接受的免疫抑制药物剂量，由此避免破坏性副作用。”