感染某些病毒或接種疫苗后,挑戰我們體內的達爾的免一些免疫細胞會對病原體的特征產生免疫記憶,以便下次感染時有更快、文新更強的研究疫力也能遺傳反應。這種后天獲得的發現免疫力可以一代一代遺傳下去嗎?
法國博物學家拉馬克(Jean-Baptiste Lamarck)最早提出,生物體可以將一生中獲得的后天獲性狀傳遞給后代,作為適應和物種產生的感染進化機制。但我們也都知道,挑戰拉馬克提出的達爾的免這種理論,后來被達爾文和華萊士提出的文新進化模型所取代。
然而,研究疫力也能遺傳由荷蘭、發現德國、后天獲瑞士和希臘多國科學家組成的感染一支研究團隊,通過小鼠實驗表明,挑戰感染后增強的免疫反應可以繼續傳給下一代。論文指出,這一結果挑戰了過去的范式。
研究作者表示,其實與免疫系統相關的一些特征可以遺傳給下一代,并不是一個全新的假說,過去在一些植物和無脊椎動物(比如線蟲)中,人們就觀察到過這樣的現象。不過,此次研究是首次在哺乳動物身上調查,感染對先天免疫系統帶來的影響是否也會傳給后代。
在實驗中,研究人員用一種致病真菌感染了成年雄性小鼠,讓能夠恢復過來的雄性小鼠與完全健康的雌性小鼠交配,產生后代。然后,研究人員分析了這些后代小鼠的免疫系統,并且與父母都從未感染過致病真菌的對照組小鼠進行比較。
結果發現,受過感染的動物的后代,更能抵御疾病。當它們遇到其他致病細菌(比如大腸桿菌等)時,免疫應答明顯要比對照組更強,體內的細菌數量較低,免疫細胞和促炎性細胞因子的濃度也更高,說明免疫系統起到了更好的保護作用。并且,這種影響在第三代中依然明顯。
▲父親經歷過感染,孩子的免疫力提高,抵抗病菌的能力增強(圖片來源:參考資料[1])
令人好奇的是,增強的免疫力是怎么傳給下一代的呢?
具體來說,研究人員對后代小鼠各種典型的免疫細胞進行測試后發現,對感染的強烈反應與骨髓細胞中基因表達模式的改變有關。這些改變不影響組成DNA的序列,但會改變DNA甲基化等特征,使得參與炎癥反應、調節免疫細胞發育成熟有關的一些基因更容易讀取。
這些變化對于一種叫做“訓練免疫(trained immunity)”的現象非常重要,指的是先天免疫細胞也可以在感染或接種某些疫苗后被誘導產生對病原體的免疫記憶,從而增強未來對感染的抵抗力。先去的其他一些研究指出,訓練免疫的實現與骨髓細胞中的表觀遺傳學重編程有關。
不過,這一篇論文顯然還不能解釋所有的環節,比如從致病真菌感染中恢復過來的小鼠父母,是如何把它們獲得的訓練免疫直接傳給沒有經受過感染的后代,這些謎團還留待更多研究來解答。
此外,這些發現來自于小鼠,是否適用于人類,研究人員表示目前還不知道。
注:原文有刪減
參考資料:
[1] Natalie Katzmarski et al., (2021) Transmission of trained immunity and heterologous resistance to infections across generations. Nature Immunology. Doi: https://doi.org/10.1038/s41590-021-01052-7
[2] Epigenetics: Immunization is passed on to offspring. Retrieved Oct. 19, 2021 from https://www.uni-bonn.de/en/news/252-2021