細胞內隨機性競爭決定B細胞命運

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細胞即B細胞后，發現細胞對它們自己的命運也存在某種控制，從而在科學家們理解是什么決定細胞命運方面帶來一場主要的震動。

B細胞能夠有多種命運，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胞或者改變它們制造的抗體。當B細胞在淋巴結增殖時，這些都在發生著。

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

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

同時愛爾蘭漢密爾頓研究所數學家Ken Duffy博士的專業知識進一步強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個細胞的行為是至關重要的。2012年1月5日，研究小組的成果在線發布在《科學》期刊上。

Hodgkin教授說，這些細胞的行為表現就像存在內部機器（internal machine）控制它們的命運，“這些內部機器中的每一個就好比是一個小的時鐘或計時器來控制細胞分裂、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胞”。

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

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

當遭受感染后，身體做出免疫反應，產生很多種免疫細胞類型，而且每種細胞類型有著不同的功能。Dowling博士說，這應當是身體根據具體情況一直在調整產生特定細胞類型的概率，“身體產生很多不同的激素和細胞信號傳導蛋白，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建準確預測外部信號如何將改變免疫細胞群體將做什么的概率的數學模型。他說，“構建這些模型將有助于設計改進的疫苗，以及為自身免疫疾病開發出新的*方法。”