將一大堆石塊緊密地逐層堆疊，科學我們可以得到一面嚴密的發文反石墻。同樣，揭開鍵機在我們的免疫身體中，細胞緊密排列也可以形成如同墻壁的科學致密組織。這時，發文反對于在組織間游動的揭開鍵機免疫細胞來說，這面“墻”似乎堵住了它們的免疫道路，讓它們難以進入組織內部。科學

但我們知道，發文反我們體內的揭開鍵機免疫細胞并沒有束手就擒。它們必然找到了某條特殊的免疫路徑，才能在致密的科學細胞組織中穿行、進行免疫應答。發文反本周，揭開鍵機一篇發表于《科學》的最新研究找到了答案，揭示了免疫細胞進入組織內部的全過程。值得一提的是，這篇論文的作者中還有三位是當地的高中生，他們也為這項研究作出了貢獻。

為了研究這個過程，由奧地利科學技術研究院Daria E. Siekhaus教授領導的團隊選擇果蠅作為研究對象。他們想觀察的是，果蠅重要的免疫細胞——巨噬細胞，是如何進入其胚胎中的。

在果蠅的胚胎發育早期，巨噬細胞遵循指導信號分子，來到胚胎外胚層與中胚層的交界處。在這里，巨噬細胞遭遇了胚胎細胞緊密排列形成的障礙。然而，在顯微鏡下看到的卻是這些巨噬細胞排成了長隊，如同一條長鏈緩慢通過了組織間隙、進入組織。那么，這些巨噬細胞，尤其是第一個細胞是如何突破屏障的？

▲巨噬細胞（品紅色）在果蠅胚胎中遷移，藍點表示即將分裂的胚胎細胞（圖片來源：Maria Akhmanova）

Siekhaus教授團隊在高分辨率顯微鏡下追蹤這一過程后發現，當第一個巨噬細胞抵達入口處時，它等待的是一個特殊的時期：其面前的外胚層細胞在進行有絲分裂之前，會首先變圓，形態近似于球形。這時，外胚層細胞與周圍基質的連接（即黏著斑）明顯減弱。

對打頭陣的巨噬細胞來說，這正是它所期待的突破口。巨噬細胞將細胞核移動到細胞的前端，從而向前運動，從外胚層與中胚層之間的薄弱地帶進入胚胎組織。隨著第一個巨噬細胞的進入，其他排隊等候的巨噬細胞也找到了方向，它們跟隨著前方的同伴魚貫而入。

對于研究者來說，還有一個問題沒有解釋：真正造成巨噬細胞能夠進入的，究竟是細胞的形態變化，還是細胞連接的減弱？

為了解決這個問題，他們利用光遺傳學手段，分別誘導與細胞形態和細胞連接相關的基因變化。結果是，僅僅是細胞變成球形，并不足以讓巨噬細胞進入；相反，通過基因突變人為減少細胞連接，卻可以讓巨噬細胞進入。

▲巨噬細胞進入時，面前的外胚層細胞轉變為圓形（圖片來源：Maria Akhmanova）

在近期的研究中，Siekhaus教授團隊還揭示了更多關于這個過程的發現。例如，為了穿過障礙，一種名為Atossa的核蛋白為打頭陣的巨噬細胞提供了能量；此外，為了避免細胞核損傷，巨噬細胞還形成了由肌動蛋白纖維構成的保護。

巨噬細胞進入組織的機制，或許同樣對其他類型的免疫細胞十分關鍵。因此，這個發現還有望幫助科學家理解更多生理過程：操控組織細胞的連接或分裂過程是否有助于免疫細胞侵入、對抗腫瘤，或者是否有助于減弱免疫細胞在自身免疫期間攻擊組織的能力。

注：原文有刪減

參考資料：

[1] Maria Akhmanova et al. 2022. Cell division in tissues enables macrophage infiltration. Science. DOI: 10.1126/science.abj0425

[2] Dividing walls: How immune cells enter tissue. Retrieved Apr. 21, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/950073