科学家解读免疫细胞的“语言”，胎牛血清助力

人体中的免疫细胞不断地通过言语（或科学上讲是通过信号传递密码子）来告诉细胞核，哪些基因打开以响应病原细菌和病毒等入侵者，从而不断评估其环境并协调其防御功能。每个信号密码子都由DNA结合蛋白的多个连续作用组成，这些作用结合在一起时会引发适当的基因激活，其方式与通过电话线的连续电信号结合以产生对话的话几乎相同。

加州大学洛杉矶分校的生命科学家已经确定了特定免疫细胞用来调用免疫防御基因的六个“单词”，这是理解人体用来对威胁作出反应的语言所迈出的重要一步。

此外，他们发现错误使用这两个词会激活错误的基因，从而导致称为Sj?gren综合征的自身免疫性疾病。这项在老鼠身上进行的研究，近日发表在同行评审杂志《免疫》（细胞出版社）上。

“细胞已经进化出一种免疫应答代码或语言，”资深作者亚历山大·霍夫曼（Alexander Hoffmann）说，他是托马斯·阿舍（Thomas M. Asher）微生物学教授，加州大学洛杉矶分校定量与计算生物科学研究所所长。“我们已经识别出该语言中的一些单词，并且我们知道这些单词很重要，因为它们被滥用时会发生什么。现在我们需要了解这些单词的含义，并且我们正在迅速发展。这与考古学家一样令人兴奋发现了罗塞塔石碑，并可能开始阅读埃及象形文字。”

研究人员专注于巨噬细胞，专门的免疫细胞所使用的单词，这些免疫细胞清除了人体潜在的有害颗粒，细菌和死亡细胞。他们使用先进的显微镜技术“侦听”健康小鼠中的巨噬细胞，并鉴定了与免疫威胁相关的六个特定密码子词。然后，他们对老鼠体内的巨噬细胞进行了同样的处理，这些巨噬细胞含有类似于人类干燥综合征的突变，以确定这种疾病是否是由于这些词语使用不当造成的。

霍夫曼说：“实际上，我们发现在使用这两个词时存在缺陷。” “这似乎不是在说'对街道上的攻击者做出反应'，牢房错误地说'对房子中的攻击者做出了反应'。”

研究人员说，这些发现表明，塞格伦氏病并非长期以来一直是由慢性炎症引起的，而是由密码子词混淆导致的，该密码子混淆会导致不适当的基因激活，从而导致人体自我攻击。下一步将是找到纠正单词混淆选择的方法。

科学家说，许多疾病都与细胞沟通错误有关，但这项研究是第一个认识到免疫细胞使用一种语言，识别该语言中的单词并证明当单词选择错误时会发生什么的第一个研究。霍夫曼希望该团队的发现将为发现与其他疾病有关的单词提供指导。

战争中的免疫系统：文字和代码

免疫细胞如何有效地激发针对每种病原体的特异性反应？霍夫曼说，答案在于“信号通路”，这是将免疫细胞的受体分子（感知病原体的存在）与不同种类的防御基因联系起来的通讯通道。转录因子NFκB是这些信号传导途径之一，并且被认为是免疫细胞对病原体威胁的反应的中央调节剂。

他说：“巨噬细胞能够对不同类型的病原体做出反应，并具有不同的防御能力。防御部队-陆军，海军，空军，特种作战部队-是由基因组介导的。” “对于每种免疫威胁，必须动员正确的基因组。这需要与这些单位进行准确，可靠的关于威胁性质的交流。NF？B动态提供了交流代码。我们在此代码中识别出单词，但是我们尚未完全理解每个防御单位如何解释密码子词的各种组合。”

霍夫曼指出，当然，召集错误的单位不仅无效，而且还可能造成损害，因为车辆会毁坏道路，发生事故甚至更严重，例如约格伦氏病以及其他疾病。

算法，计算机和微积分：识别六个词

在这项研究中，科学家分析了超过12,000个细胞如何响应27种免疫威胁条件进行通讯。基于时间上NF？B动态的可能排列，他们生成了900多个潜在“单词”的列表-类似于三字母单词与第二个字母的元音的所有组合。

然后，他们使用1940年代最初为电信行业开发的算法，监控了当巨噬细胞对刺激物（例如病原体衍生的物质）做出响应时，哪些潜在的单词倾向于出现。他们发现六个特定的动态特征或“单词”与该响应最相关。

打个比方，是在交谈中听某人，发现倾向于使用某些三个字母的单词，例如“ the”，“ boy”，“ toy”和“ get”，而不是“ biy”或“ bey” ”的主要作者Adewunmi Adelaja说，他获得了博士学位。在霍夫曼（Hoffmann）的实验室工作，现在正朝着加州大学洛杉矶分校（UCLA）的医学博士方向努力。

然后，研究小组使用机器学习算法对巨噬细胞的免疫反应进行建模。他们问道，如果他们教计算机六个单词，当计算机化的细胞正在“交谈”时，它是否能够识别刺激？他们确认可以。进一步深入研究，他们探索了如果计算机只有五个单词可用时会发生什么情况。他们发现计算机在识别刺激时犯了更多的错误，导致研究小组得出结论，六个单词都是可靠的蜂窝通信所必需的。

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