펜실베니아 대학교의 면역 학자 De'broski Herbert가 인플루엔자에 감염된 생쥐의 폐를 깊게 바라 보았을 때, 그는 자신이보고 있다고 생각했습니다. 그는 배 모양의 몸에있는 험상과 같은 독특한 예측이있는 이상한 셀을 발견했으며, 맛 수용체로 장식되었습니다. 그는 그것이 술집의 안감과 가장 자주 관련된 세포 유형 인 술처럼 보였다고 회상했다.
그러나 미각 수용체로 덮인 세포는 폐에서 무엇을하고 있습니까? 그리고 왜 인플루엔자의 심한 시합에 응답하여 왜 거기에 나타 났습니까?
허버트는이 신비 롭고 작은 연구 세포 그룹에 대한 그의 당황에서 혼자가 아니 었습니다.이 세포 그룹은 예기치 않은 곳에서 계속해서 흉선 (병원체와 싸우는 T 세포가 성숙한 가슴의 작은 땀샘)에서 췌장에 이르기까지 혼자가 아니 었습니다. 과학자들은 단지 그들을 이해하기 시작했지만, 술 체계 및 기타 조직 세트와 의사 소통 할 수 있기 때문에 술집의 방어에 대한 중요한 허브라는 것은 점차 분명 해지고 있으며, 맛 수용체는 여전히 다른 면역 세포에 여전히 보이지 않는 위협을 식별 할 수 있기 때문입니다.
.전 세계의 연구자들은 후각 및 맛 수용체 (집단적으로 화학 감각 수용체 또는 영양소 수용체라고 함)가 면역계와 공유하는 고대 진화 뿌리를 추적하고 있습니다. 최근 몇 년 동안의 작업이 급증한 결과, 그들의 경로는 누구나 예상했던 것보다 훨씬 더 자주 교차하며,이 화학 감각-면류 네트워크는 감염뿐만 아니라 암과 적어도 소수의 다른 질병에서 역할을한다는 것을 보여줍니다.
샌프란시스코 캘리포니아 대학교의 면역 학자 인 Richard Locksley는이 시스템이 신체 전체의 잠재적 위험에 대한 체계적인 반응을 지시하는 데 도움이된다고 말합니다. TUFT 세포의 상호 작용에 중점을 둔 연구는 장기 시스템이 함께 작동하는 방식을 엿볼 수 있습니다. 그는이 수용체와 세포의 연구에서 나올 수있는 것에 대한 전망을“흥미 진진한”것으로 묘사하지만“우리는 여전히 초기에 그것을 알아내는 것”이라고 경고합니다.
.단순히 맛과 냄새 수용체가 아니라
인생의 근본적인 과제 중 하나는 먹지 않는 음식을 찾는 것입니다. 식료품 점 선반에서 현대 사전 포장 식품 세계 외에는 위험한 작업입니다. 새로운 유형의 음식을 이용한다는 것은 기아와 생존의 차이를 의미하거나 우발적 인 자기 중독으로 인한 조기 사망을 의미 할 수 있습니다. 화학 감각 수용체는 우리가 이러한 구별을하는 데 도움이됩니다. 그들은 매우 필수적이기 때문에 대장균과 같은 단일 세포 박테리아조차도 이 수용체의 유형을 가지고 다니십시오.
이러한 수용체의 거의 보편성과 생존에 대한 중심성에도 불구하고 과학자들은 1991 년까지 후각 수용체를 암호화하는 유전자의 대가족을 발견하지 못했습니다. 세포막에 내장 된 G 단백질-결합 수용체 (GPCR)라고 불리는 단백질. 정확한 세부 사항은 수용체마다 다르지만, GPCR이 적절한 분자에 결합 할 때, 세포 내에서 신호 캐스케이드를 시작한다. 입과 코의 맛과 후각 수용체의 경우,이 캐스케이드는 뉴런을 불 태우고 초콜릿 칩 쿠키의 풍부한 단맛에서 지나가는 스 unk 크의 코 싱글 스텐치에 이르기까지 모든 것을 인식 할 수 있습니다.
Johns Hopkins University의 생리 학자 인 Jennifer Pluznick은 이러한 수용체의 발견은 순간적이고 획기적인 발전이라고 말합니다. 그러나 그녀의 관점에서, 화학 감각 수용체보다는 후각 및 맛 수용체로 표시하는 것은 그들이 냄새와 맛에서 구체적으로 그리고 독점적으로 기능한다는 아이디어를 확고히했다. 과학자들이 코와 입 외부의 세포에서 이러한 수용체의 징후를 발견하면 실수 나 이상으로 쉽게 적어두기가 쉽습니다. 그녀는 신장 세포에서 OLFR78이라는 후각 수용체를 찾는 것에 충격을 받았으며, 2009 년에보고 한 결과
Pluznick은 이렇게 회상했다. “신장의 후각 수용체? 어서.”
이 수용체가 예상치 못한 조직에서 나타난 것은 이번이 처음이 아닙니다. 예를 들어, 2005 년 리버풀 대학교 생화학 자 소라야 시라 지-비처 (Soraya Shirazi-Beeckey)는 생화학 학회 거래 에 출판 된 논문에서 보여 주었다. 그 맛 수용체는 입뿐만 아니라 소장에서도 발견 될 수 있습니다. 그들의 존재는 놀랍지 만, 장은 맛 수용체를 사용하여 소화하고있는 음식을 모니터링 할 수 있다는 의미가있었습니다.
그러나 2010 년 메릴랜드 대학교 의과 대학에 있었던 Stephen Liggett의 실험실은 폐의기도에서 평활근이 쓴 맛을위한 수용체를 발현한다고보고했습니다. 더욱
단맛에 대한 수용체는 또한기도를 감싸는 세포에서 나타났습니다. 2012 년 펜실베니아 대학교 (University of Pennsylvania)의 허버트 동료 노암 코헨 (Noam Cohen)이 이끄는 연구 그룹은 설탕이 호흡기 병원체를 코팅하는 것을 발견했습니다. 이러한 수용체를 활성화하고 세포가 헤어 같은 섬모를 더 빠르게 이길 수있게 해주었다.
한편, Pluznick과 그녀의 동료들은 신장에서 OLFR78 수용체의 역할을 계속 연구했습니다. 그들은 2013 년에 장 미생물에 의해 분비 된 분자에 반응했으며, 그 반응의 신호는 혈압을 조절하는 호르몬 레닌의 신장의 분비를 지시하는 데 도움이된다는 것을 보여 주었다. Pluznick은“다른 조직에서 비슷한 것을 찾는 다른 실험실은 매우 고무적이고 매우 흥미로웠다”고 Pluznick은 말했다.
이 연구와 전 세계 실험실의 다른 사람들의 급류는이 겉보기에 잘못된 후각과 맛 수용체가 중요하고 종종 중요한 기능을 제공한다는 메시지를 집으로 몰아 넣었습니다. 그리고 이러한 기능들 중에 공통적 인 주제는 화학 감각 수용체가 종종 신체의 미생물의 존재 및 상태에 조직을 경고하는 것처럼 보였다는 것입니다. 뒤늦게, 수용체에 대한 그 적용은 많은 의미가있었습니다. 예를 들어, Herbert가 지적한 것처럼, 병원체의 미량 흔적을“맛”과“냄새”할 수 있다는 것은 미생물이 숙주의 방어를 압도하기 전에 감염에 반응 할 수있는 기회를 더 많이 제공합니다.
술 세포의 작업
신체 전체의 조직에서 화학 감각 수용체에 대한 연구원의 분석에서, 계속 팝업 된 세포 유형은 비교적 드문 일이었다. 1950 년대 중반 이래로 Tuft 세포는 현미경 연구가 장, 폐, 코 통로, 췌장 및 담낭을 포함한 신체의 실질적으로 모든 기관의 안감에서 발견 된 이후 과학에 알려졌습니다. 그러나 반세기의 통과로 인해 술 세포가 무엇을하는지 더 많이 이해하지 못했습니다. 많은 술 세포에서 맛 수용체의 추가 발견은 신체의 위치를 감안할 때 우리의 맛에 기여하지 않았습니다.
2011 년 Wendy Garrett 실험실에있는 Harvard University의 우체국으로서 Michael Howitt는 특히 장에서 발견 된 술집 세포에 매료되었습니다. 스탠포드 대학의 면역학자인 Howitt는“정상적인 생리학 측면에서 실제로 명확한 기능을 갖지 못한 흥미롭고 이상한 세포였습니다. 그는 수수께끼의 기능을 배우기 시작했고 결국 마우스 미생물 군과 관련된 예상치 못한 발견을 통해 그의 대답을 얻었습니다.
.일부 연구는 미각 수용체와 면역 기능 사이의 연관성을 암시했기 때문에 Howitt는 내장의 수용체-스터드 터프트 세포가 장에 살고있는 박테리아의 미생물 군집에 반응 할 수 있는지 궁금해했다. 알아 내기 위해, 그는 다른 하버드 연구자들이 다양한 박테리아 병원체가 부족하기 위해 자란 마우스의 균주를 바꿨습니다.
그러나 놀랍게도, 그는 마우스에서 작은 장 조직 샘플을 검사했을 때, Howitt는 이전에보고 된 술 세포의 수의 18 배가 있음을 발견했습니다. 그가 더 자세히 보았을 때, 그는 마우스가 예상보다 더 많은 원생 동물을 가지고 다니는 것을 발견했습니다. 특히 Tritrichomonas Muris라는 일반적인 단일 세포 기생충 .
Howitt는 t를 깨달았습니다. 무리 우발적 인 감염이 아니라 마우스에서 미생물 군의 정상적인 부분이었습니다. 그와 개렛이 많이 생각하지 않은 것입니다. Howitt는“우리는 원생 동물을 찾고 있지 않았습니다. “우리는 박테리아에 집중했습니다.”
원생 동물의 존재와 높은 수의 술 세포 사이의 관계를 확인하기 위해, Howitt는 상이한 육종 시설에서 유사하게 병원체가없는 마우스 세트를 주문하고 하버드 마우스의 원핵성 장 내용물을 공급했다. 기생충이 내장을 식민지화함에 따라 새로운 생쥐의 술 세포의 수는 솟아났다.
Howitt가 기생 벌레로 감염된 생쥐를 감염시킬 때 술도 증가했습니다. 그러나 생화학 적 경로에서 결함이있는 마우스에서는 증가가 발생하지 않았다.
Howitt의 발견은 신체 방어에서 술집 세포의 가능한 역할을 지적했기 때문에 중요했습니다. 면역 학자의 이해에 눈에 띄는 구멍을 채우는 것입니다. 과학자들은 면역계가 조직에서 박테리아와 바이러스를 감지하는 방법에 대해 상당히 이해했습니다. 그러나 그들은 신체가 침습적 벌레, 기생 원생 원생 동물 및 알레르겐을 어떻게 인식하는지에 대해 훨씬 덜 알지 못했습니다. Howitt와 Garett의 연구는 술이 많은 화학 감각 수용체를 사용하여 이러한 침입자의 존재를 스니핑하여 Sentinels로 작용할 수 있다고 제안했습니다. 무언가 잘못 보인다면, TUFT 세포는 반응을 조정하는 데 도움이되는 면역계 및 기타 조직에 신호를 보낼 수 있습니다.
Howitt가 일하고 있었던 동시에 Locksley와 그의 박사후 Jakob von Moltke (현재 워싱턴 대학교에서 자신의 실험실을 운영하고 있음)는 알레르기와 관련된 화학 신호 (사이토 카인)를 연구함으로써 다른 방향에서 그 발견에 귀를 기울이고있었습니다. 록 슬리는 이들 사이토 카인을 분비하는 그룹 2 선천성 림프 세포 (ILC2)라는 세포 그룹을 발견했다. ILC2S는 IL-25라는 화학 물질로부터 신호를받은 후 사이토 카인을 방출했다. Locksley와 Von Moltke는 형광 태그를 사용하여 IL-25를 생성하는 장 세포를 표시했습니다. 실험에서 붉은 빛을 발산 한 유일한 세포는 술 세포였습니다. 록 슬리는 간신히 들었습니다.
"[위장관] 약의 교과서 조차도이 세포들이 무엇을했는지 전혀 몰랐습니다."
Howitt-Garrett과 Locksley-Von Moltke 신문은 Science 에 두드러지게 등장했습니다. 및 자연 각각. 자연 의 세 번째 논문과 함께 프랑스와 그의 동료들의 국립 과학 연구 센터 (National Center for Scientific Research)의 기능 유전체학 연구소의 필립 제이 (Philippe Jay)에 의해,이 연구는 터프 세포가하는 일에 대한 첫 번째 설명을 제공했다. 석시 네이트가 술 세포에 결합하면 IL-25의 방출을 유발하여 면역계에 문제가 발생합니다. 방어 캐스케이드의 일환으로 IL-25는 근처의 잔 세포에 의해 점액 생산을 시작하고 근육 수축을 유발하여 장에서 기생충을 제거합니다.
.처음으로 생물 학자들은 술 세포가하는 일에 대해 적어도 하나의 설명을 발견했습니다. 그 전에는 세인트 루이스에있는 워싱턴 대학의 분자 미생물 학자 인 메간 발드 릿지 (Megan Baldridge)는“사람들은 그들을 무시했거나 그곳에 있다는 것을 깨닫지 못했다”고 말했다.
이 연구의 트리오와 마찬가지로 획기적인 연구는 장 세포에 초점을 맞추었다. 처음에는 신체 전체에 다른 곳에 나타나는 TUFT 세포가 동일한 항생제 역할을하는지 아무도 알지 못했습니다. 답변이 곧 굴러 가기 시작했고, 술이 마감 시네이트 이상의 반응을 보이고 신체의 침략자를 격퇴하는 데 도움이된다는 것이 분명해졌습니다. Thymus (흉선 면역 체계의 작은 구형 전초 기지)에서, TUFT 세포는 면역계의 성숙 T 세포에 자기 단백질과 비 펠트 단백질의 차이를 가르치는 데 도움이됩니다. 현재 생물학적 연구 연구소 (Salk Institute for Biological Studies)의 직원 과학자 인 Kathleen Delgiorno는 TUFT 세포가 세포 손상을 감지함으로써 췌장암을 보호 할 수 있음을 보여주었습니다. 그리고 만성 코 및 부비동 감염에 대한 코헨의 연구에서 그는 슈도모나스 aeruginosa와 같은 박테리아 병원체의 인식 을 발견했습니다. 술 세포의 쓴 맛에 대한 수용체에 의해 인접한 세포가 미생물 감기 화학 물질을 펌핑하게합니다.
Andrew Vaughan은 펜실베이니아 대학교 (University of Pennsylvania)에있는 폐 생물 학자이자 허버트 동료 로서이 술을받은 이러한 술 발견을 따랐습니다. 많은 경우에, TUFT 세포는 염증으로 알려진 면역 반응의 일부와 밀접하게 관여하는 것처럼 보였다. Vaughan은 독감 바이러스로 인한 염증 후 폐의 조직이 어떻게 스스로 복장하는지 연구하고있었습니다. 새로운 발견 중 일부에 대해 읽은 후, Vaughan은 Tuft 세포가 폐의 인플루엔자 회복에 관여하는지 궁금해하기 시작했습니다. 그와 Herbert는 인플루엔자 바이러스를 가진 감염된 생쥐를 감염시키고 술집의 징후에 대해 심한 증상이있는 사람들의 폐를 검색했습니다.
Vaughan은“물론, 그들은 온통 어디에 있었다”고 Vaughan은 말했다. 그러나 Tuft 세포는 인플루엔자 감염 후에 만 나타 났는데, Vaughan은 그와 Herbert가“기본적으로 세포 유형을보고 있지 않은 세포 유형을보고있다”고 믿게 만들었습니다. 독감 이후 에이 술이 발생하는 이유가 확실하지는 않지만, Vaughan은 더 넓은 2 형 면역 반응의 일환으로 바이러스로부터의 손상을 복구하려는 신체의 시도의 한 측면 일 수 있다고 추측합니다.
.연구자들은 Tuft 세포가 폐에서 무엇을하고 있는지 또는 감지하는 일을 아직 알지 못하지만 Herbert는 다른 화합물의 환경을 지속적으로“맛”하는 능력이 신체가 미세한 위협에 반응 할 수있는 주요 기회를 제공한다고 생각합니다.
.Herbert는 Tuft Cell은 신체 내의 미세 환경에 존재하는 대사 제품을 지속적으로 감지하고 있다고 말했다. “이 대사 제품 중 일부가 나면… BAM! 술이 잘못되면 술을 인식하고 반응 할 수 있습니다.”
TUFT 세포와 면역 및 신경계 사이의 새로 발견 된 연결은 화학 감각 수용체가 스위스 육군 나이프와 같은 다목적 도구이며, 맛과 냄새를 넘어 진화 된 기능을 제공한다는 추가 증거를 제공합니다. 그러나 Howitt는 어떤 기능이 먼저 진화했는지 또는 그들이 모두 진화했는지는 확실하지 않다고 Howitt는 말합니다. 과학자들이 먼저 혀의“맛”수용체를 알게 되었기 때문에“이것이 그것이 진화 한 순서라는 의미는 아닙니다.”
.실제로, 쥐의 예비 연구는 수용체의 면역 기능이 먼저 진화했을 수 있음을 암시합니다. 단핵구 및 대 식세포로 알려진 두 그룹의 면역 세포 그룹은 그들의 막 상에 포모 펩티드 수용체를 사용하여 병원체로부터 화학 신호를 검출하고, 스위스 과학자들은 쥐가 동일한 수용체를 사용하여 페로몬 냄새를 검출한다는 것을 보여 주었다. 이러한 사실은 역사의 어느 시점에서 쥐의 조상들이 면역 학적 분자에서 향기 수용체를 만들었다는 것을 암시합니다. 후각 및 맛 수용체의 다른 그룹의 진화 역사는 아직 해독되지 않았습니다.
그들의 역사가 무엇이든, 과학자들은 이제 이러한 수용체의 주요 역할은 우리 몸의 분자를 모니터링하여 병원체에서 나온 징후에 대해 시음하고 냄새를 맡는 것이라고 말합니다. 그런 다음 Tuft 세포와 면역계의 다른 부분의 도움으로 신체는 발판을 마시기 전에 침략자와 싸울 수 있습니다. 그러나 Vaughan은 항상 존재하지 않는 폐와 같은 조직에서 Tuft 세포의 갑작스런 출현이 자체 병리를 유발할 수 있다고 경고했습니다.
"당신은 항상 [방어 적으로] 과잉 반응 할 수있는 능력을 갖고 싶지는 않을 것"이라고 그는 말했다. 그것은 알레르기 및 천식과 같은 상태에서 잘못되는 것의 일부일 수 있습니다.“이 세포가 너무 많고 외부 환경에 너무 대응하기에는 너무 많은 시간이 있다면”위험이있을 수 있습니다.
.교정 추가 2019 년 11 월 18 일 : Herbert의 사진 아래의 캡션은 원래 그가 마우스의 감염된 폐에서 결절 세포를 처음 관찰 한 사람이라는 확인되지 않은 진술을했습니다.
이 기사는 에 재 인쇄되었습니다 wired.com .
