Asymmetric T lymphocyte division in the initiation of adaptive immune responses

9171103 王壹

adaptive cell division在發育過程以及血液恆定中扮演重要的角色。在先前的研究中，科學家發現：在免疫反應的早期， naive T cell 和 antigen presenting cell (APC)  如 dendriticcell 互相作用時，會形成所謂的 immunological synapse, 在 immunological synapse 形成的過程中，有某些分子 (TCR, CD3, LFA-1, TALIN, PKC-z) 會聚集在 cell-cell contact 的地方，造成一個極化 (polarity) 的現象 (Ref. 1)。另外有些研究也顯示：naïve T cell 在進行第一次細胞分裂之前仍然會與 dendritic cell 有相互作用 (Ref. 2), 且 microtubule organizing center (MTOC) 會往 immunal synapse 的位置移動 (Ref. 3)。所以，若 MTOC 位於靠近 immunological synapse 的地方，表示細胞處於 pre-mitotic 的階段，若 MTOC 分別位於細胞的兩極，表示細胞處於 mitotic 的階段。因此，作者首先想要觀察在第一次細胞分裂的時候，是否伴隨著polarity的現象存在，若有則代表有 asymmetric cell division 的情況發生，而作者利用MTOC 來當作細胞分裂情況的指標。

由上圖我們可以發現：在細胞進行第一次細胞分裂時，無論是在 pre-mitotic 或是 mitotic 的階段都會有 polarity 的情況發生，也代表說會發生asymmetric cell division. 作者接下來想要觀察的是：asymmetric cell division 造成的某些分子不對稱分佈是否能夠用 flow cytometry 來偵測。

由上圖可以發現：cell division 確實可以利用 CFSE dilution 來做確認，而某些分子，如：CD8, LFA-1 在細胞分裂的過程中的確會有不對稱分佈的情況出現。

作者再來想要更進一步了解某些決定細胞命運的分子是否也參與asymmetric cell division的過程。

由上圖可以發現：IFNgR 與 Numb 會被分配到靠近 immunological synapse 的子細胞中，而 IFNgR 所引起的訊息會使細胞發育成 effector T cell, 而 Numb 則會抑制 memory T cell 的發育，因此作者推測靠近 immunological synapse 的子細胞會發育成 effector T cell, 另一端的細胞則發育成 memory T cell. 因此作者最後分別將這兩種細胞分離出來，以adoptive transfer的方式送入老鼠體內，在transfer之後馬上 (acute) 或是相隔 30 天 (delayed) 以細菌做 challenge, 結果如下所示：

我們可以發現靠近 immunological synapse (proximal) 的子細胞在 acute challenge 中可以提供叫好的保護效果，反之，遠離 immunological synapse (distal) 的子細胞在 delayed challenge中可以提供較好的保護效果。這也似乎暗示著：在第一次 T cell 分裂中所伴隨發生的不對稱分裂，可能會影響到之後細胞的命運，使細胞往 effector T cell 或是 memory T cell 發育。

Reference：

1.          Nature, 395, 82, 1998

2.          Nature, 427, 154, 2004

3.          Nature Reviews Immunology, 7, 131, 2007