将一大堆石块紧密地逐层堆叠，我们可以得到一面严密的石墙。同样，在我们的身体中，细胞紧密排列也可以形成如同墙壁的致密组织。这时，对于在组织间游动的免疫细胞来说，这面“墙”似乎堵住了它们的道路，让它们难以进入组织内部。

但我们知道，我们体内的免疫细胞并没有束手就擒。它们必然找到了某条特殊的路径，才能在致密的细胞组织中穿行、进行免疫应答。本周，一篇发表于《科学》的最新研究找到了答案，揭示了免疫细胞进入组织内部的全过程。值得一提的是，这篇论文的作者中还有三位是当地的高中生，他们也为这项研究作出了贡献。

为了研究这个过程，由奥地利科学技术研究院Daria E. Siekhaus教授领导的团队选择果蝇作为研究对象。他们想观察的是，果蝇重要的免疫细胞——巨噬细胞，是如何进入其胚胎中的。

在果蝇的胚胎发育早期，巨噬细胞遵循指导信号分子，来到胚胎外胚层与中胚层的交界处。在这里，巨噬细胞遭遇了胚胎细胞紧密排列形成的障碍。然而，在显微镜下看到的却是这些巨噬细胞排成了长队，如同一条长链缓慢通过了组织间隙、进入组织。那么，这些巨噬细胞，尤其是第一个细胞是如何突破屏障的？

▲巨噬细胞（品红色）在果蝇胚胎中迁移，蓝点表示即将分裂的胚胎细胞（图片来源：Maria Akhmanova）

Siekhaus教授团队在高分辨率显微镜下追踪这一过程后发现，当第一个巨噬细胞抵达入口处时，它等待的是一个特殊的时期：其面前的外胚层细胞在进行有丝分裂之前，会首先变圆，形态近似于球形。这时，外胚层细胞与周围基质的连接（即黏着斑）明显减弱。

对打头阵的巨噬细胞来说，这正是它所期待的突破口。巨噬细胞将细胞核移动到细胞的前端，从而向前运动，从外胚层与中胚层之间的薄弱地带进入胚胎组织。随着第一个巨噬细胞的进入，其他排队等候的巨噬细胞也找到了方向，它们跟随着前方的同伴鱼贯而入。

对于研究者来说，还有一个问题没有解释：真正造成巨噬细胞能够进入的，究竟是细胞的形态变化，还是细胞连接的减弱？

为了解决这个问题，他们利用光遗传学手段，分别诱导与细胞形态和细胞连接相关的基因变化。结果是，仅仅是细胞变成球形，并不足以让巨噬细胞进入；相反，通过基因突变人为减少细胞连接，却可以让巨噬细胞进入。

▲巨噬细胞进入时，面前的外胚层细胞转变为圆形（图片来源：Maria Akhmanova）

在近期的研究中，Siekhaus教授团队还揭示了更多关于这个过程的发现。例如，为了穿过障碍，一种名为Atossa的核蛋白为打头阵的巨噬细胞提供了能量；此外，为了避免细胞核损伤，巨噬细胞还形成了由肌动蛋白纤维构成的保护。

巨噬细胞进入组织的机制，或许同样对其他类型的免疫细胞十分关键。因此，这个发现还有望帮助科学家理解更多生理过程：操控组织细胞的连接或分裂过程是否有助于免疫细胞侵入、对抗肿瘤，或者是否有助于减弱免疫细胞在自身免疫期间攻击组织的能力。

注：原文有删减

参考资料：

[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