細(xì)胞內(nèi)隨機(jī)性競爭決定B細(xì)胞命運

來自澳大利亞沃爾特與伊麗莎-霍爾研究所（Walter and Eliza Hall Institute）的研究人員在研究能夠制造抗體的免疫系統(tǒng)細(xì)胞即B細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞對它們自己的命運也存在某種控制，從而在科學(xué)家們理解是什么決定細(xì)胞命運方面帶來一場主要的震動。

B細(xì)胞能夠有多種命運，其中較為更加常見的一些命運是死亡，分裂，成為能夠分泌抗體的細(xì)胞或者改變它們制造的抗體。當(dāng)B細(xì)胞在淋巴結(jié)增殖時，這些都在發(fā)生著。

科學(xué)界普遍持有的觀點是細(xì)胞命運是由外部信號如特定激素或細(xì)胞信號傳導(dǎo)因子所決定的。然而，該研究所免疫學(xué)部門主任Phil Hodgkin教授和同事Mark Dowling博士、Cameron Wellard博士和Jie Zhou女士預(yù)測細(xì)胞命運更大程度上是由細(xì)胞內(nèi)部過程決定的。

為了驗證他們的理論，研究小組重建B細(xì)胞變成不同細(xì)胞類型所需的條件，然后把這些細(xì)胞拍攝下來，同時還與來自澳大利亞國家信息和通信技術(shù)部門的John Markham博士合作開發(fā)新技術(shù)和圖像分析方法。

同時愛爾蘭漢密爾頓研究所數(shù)學(xué)家Ken Duffy博士的專業(yè)知識進(jìn)一步強(qiáng)化對研究小組的實驗觀察的理解。Duffy博士的概率論知識對于研究小組理解他們拍攝的2500個細(xì)胞的行為是至關(guān)重要的。2012年1月5日，研究小組的成果在線發(fā)布在《科學(xué)》期刊上。

Hodgkin教授說，這些細(xì)胞的行為表現(xiàn)就像存在內(nèi)部機(jī)器（internal machine）控制它們的命運，“這些內(nèi)部機(jī)器中的每一個就好比是一個小的時鐘或計時器來控制細(xì)胞分裂、死亡、它們制造什么類型的抗體和它們是否能夠變成分泌抗體的細(xì)胞”。

Dowling博士解釋道，不同的細(xì)胞命運是細(xì)胞內(nèi)部隨機(jī)性競爭的結(jié)果。他說，“從某種意義上講，每個細(xì)胞都設(shè)置為每種命運結(jié)果開始滴答作響的時鐘，哪個時鐘首先關(guān)閉是細(xì)胞做出的決定。細(xì)胞試圖做任何事情，但是只有一種命運勝出。”

Hodgkin教授說，即便這些B細(xì)胞接受同樣的外部信號，細(xì)胞群體仍然發(fā)生相當(dāng)大的差異。他說，“有著確實比例的B細(xì)胞zui終有著不同的命運。這意味著諸如激素或細(xì)胞信號傳導(dǎo)分子之類的外部因子并不告訴這些細(xì)胞該做什么，而是改變這些細(xì)胞將做什么的概率。”

當(dāng)遭受感染后，身體做出免疫反應(yīng)，產(chǎn)生很多種免疫細(xì)胞類型，而且每種細(xì)胞類型有著不同的功能。Dowling博士說，這應(yīng)當(dāng)是身體根據(jù)具體情況一直在調(diào)整產(chǎn)生特定細(xì)胞類型的概率，“身體產(chǎn)生很多不同的激素和細(xì)胞信號傳導(dǎo)蛋白，因此對于不同的感染，概率也將是不同的。參與免疫系統(tǒng)的全部所有分子將影響這些概率。”

Hodgkin教授說，如今他們的希望是構(gòu)建準(zhǔn)確預(yù)測外部信號如何將改變免疫細(xì)胞群體將做什么的概率的數(shù)學(xué)模型。他說，“構(gòu)建這些模型將有助于設(shè)計改進(jìn)的疫苗，以及為自身免疫疾病開發(fā)出新的*方法。”