黏膜上的對談 — 腸道共生菌與輔助型T細胞的悄悄話

2012年，由美國國衛院（NIH）主導的「人類微生物組計畫」（Human Microbiome Project, HMP）第一階段研究完成。豐碩的研究成果使人類對於與其共生的菌群之間的交互作用有了更進一步的認識。而前篇小新聞提到的紐約大學醫學院 Dan Littman 團隊也正是此計畫中相當重要的成員。他們在 2009 年發現腸道黏膜上的分節絲狀菌（Segmented filamentous bacteria）會專一的誘使 TH17 輔助型 T 細胞分化，立刻引起學界對共生菌與免疫系統關係的高度興趣，至今該發表於《細胞》期刊文章已超過千餘次的引用數量。

黏膜免疫系統（Mucosal immune system）不僅是人體內佔最大部分的免疫組織，也是我們的免疫系統與共生菌短兵相接的地方。人體內絕大多數的淋巴球都位於黏膜上的固有層（lamina propria），許多研究也發現特定共生菌種的分佈位置與黏膜固有層中的分化的輔助型 T 細胞種類有關。2014 年 6 月，Dan Littman 團隊回答了 SFB 是如何專一的誘導 CD4+ T 細胞往 TH17 輔助型 T 細胞方向分化。他們首先注意到腸黏膜上的 TH17 有著與體內其他位置 T 細胞不同型態的抗原受體（T cell antigen receptor, TCR），並利用 TCR 融合瘤技術（TCR hybridomas），發現腸黏膜 TH17 的 TCR 能與許多 SFB 表現的多肽有專一性的配對。而有著能夠與 SFB 多肽結合的 TCR 的 CD4+ T 細胞，其細胞內 RORγt 轉錄因子便會活化，使細胞往 TH17 的方向分化。更有趣的是，即使腸黏膜還有其他共生菌如李斯特菌（Listeria monocytogenes）這種會誘使 CD4+ T 細胞往 TH1 方向分化的菌株，SFB 仍然能夠有效的誘導局部 TH17 的產生。

Dan Littman 團隊的結果解開了免疫系統與共生菌彼此溝通的方法，也提供了一個新的黏膜疫苗（mucosal vaccine）的研發方向 [註]。然而也由於 TH17 可能帶來的自體免疫疾病，讓我們更加好奇這些共生菌群與人體疾病之間的關係。第二階段的 HMP 也將往疾病的面向進行：早產、炎症性腸病（inflammatory bowel disease）、病毒性呼吸道感染患者、第二型糖尿病患者。相信不久的將來我們將更加了解這些與我們共同組成「人類超級生物體（human super-organism）」的夥伴們。

註：黏膜疫苗的特點在於，可直接刺激黏膜的免疫系統，產生分泌性免疫球蛋白（secretory IgA, SIgA），便可有效地在病原菌入侵人體的第一線抵抗病原菌。

參考資料：

1. Yang, Y., Torchinsky, M. B., Gobert, M., Xiong, H., Xu, M., Linehan, J. L., … Littman, D. R. (2014). Focused specificity of intestinal TH17 cells towards commensal bacterial antigens. Nature, 510(7503), 152-156. doi:10.1038/nature13279
2. Page, R. C., & Genco, R. (1996). Mucosal Immunity and Periodontitis. Mucosal Vaccines, 437-449. doi:10.1016/b978-012410580-5/50033-9
3. Human Microbiome Project. (2018, May 14). Retrieved from https://en.wikipedia.org/wiki/Human_Microbiome_Project
4. Sczesnak, A., Segata, N., Qin, X., Gevers, D., Petrosino, J., Huttenhower, C., … Ivanov, I. (2011). The Genome of Th17 Cell-Inducing Segmented Filamentous Bacteria Reveals Extensive Auxotrophy and Adaptations to the Intestinal Environment. Cell Host & Microbe, 10(3), 260-272. doi:10.1016/j.chom.2011.08.005

撰文 | 張捷

修訂 | 林映希