哪些人类疾病可以让我们了解免疫系统

免疫系统是我们生存的重要组成部分，能够定期抵御身体内部和外部的广泛攻击。毫不奇怪，保护我们免受病毒、细菌感染、癌症和其他威胁的优雅防御系统非常复杂。每次它做出反应时，它都必须快速而仔细地协调大量细胞和分子之间的通信。

Jennifer Oyler-Yaniv 正在努力弄清楚免疫系统到底是如何做到这一点的，以及它何时以及为何失败。

“总会有下一个问题，下一个我们不明白的事情。作为一名科学家，我有充分的创作自由来沉迷于问题，”英国皇家医学院布拉瓦尼克研究所系统生物学助理教授Oyler-Yaniv说。

具有讽刺意味的是，Oyler-Yaniv在 HMS 成立了她的实验室——她与她的搭档 Alon Oyler-Yaniv 共同领导该实验室——正值 COVID-19 大流行最严重的时候，当时免疫学受到了科学家和科学界新高度的关注。公众都一样。

Oyler-Yaniv 实验室横跨免疫学和系统生物学领域，利用癌症作为模型系统来揭示免疫系统中细胞如何沟通的基本原理。在接受《哈佛医学新闻》采访时，Oyler-Yaniv 讨论了她对免疫学的兴趣、她的研究方法以及她对免疫系统和癌症的见解。

HMNews：您如何形容您工作的本质?

Oyler-Yaniv：我们是一个免疫学实验室，提出有关免疫系统的定量问题。从广义上讲，我们感兴趣的是信号分子如何穿过体内组织，以及它们到达要起作用的目标细胞后行为如何变化。具体来说，我们研究细胞因子，它们是使免疫系统中的细胞能够相互通信的信号分子。细胞因子对于免疫系统清除病原体和杀死肿瘤至关重要，但当它们作用于不参与免疫反应的细胞时，会对身体造成损害。正因为如此，它们的空间动态必须受到非常严格的调控。

我们的实验室有两个大翅膀。一侧致力于了解调节细胞因子通过三维致密组织传播的生物物理原理。我们想要了解这些细胞因子在组织中的空间分布，以及哪些因素影响它们的分布。我们从基础免疫学的角度对这个主题及其在癌症中的临床应用感兴趣。另一方面，我们感兴趣的是细胞因子作用于细胞时如何改变其决策，包括是否死亡、增殖或休眠等决策。这些决定对病毒感染和癌症具有重要影响。

HMNews：是什么激发了您对免疫学的兴趣?

Oyler-Yaniv：我对免疫学的兴趣在研究生期间就开始了。免疫疗法正在成为癌症患者的一种可行的治疗选择，我当时在纪念斯隆癌症中心，那里正在进行许多开创性的工作。我们会看到这些生存曲线，其中患有癌症且预计会死亡的人参加了临床试验，并最终对免疫疗法做出了反应。这是一个令人难以置信的充满活力和令人兴奋的时刻，看看免疫系统可以如何治疗癌症，并且处于那种环境中为我提供了研究免疫系统的巨大动力。我对癌症免疫疗法之外的免疫系统感兴趣，但这是最初让我如此兴奋的催化剂。

HMNews：您是一名免疫学家。你为什么加入系统生物学系?

Oyler-Yaniv：作为一个领域，系统生物学渴望提取细节以找到一般原则和重复模式。这是我非常感兴趣的事情。我的实验室旨在识别组织或分子群体行为方式的更广泛模式，以了解免疫系统的一般原理。例如，我们的一些研究重点是细胞因子 IL-2 如何与称为 T 细胞的免疫细胞相互作用。当然，我们对这种特定相互作用的生物学感兴趣，但我们也认为它可以成为理解细胞如何更普遍地进行交流的模型系统。最终，我们希望找到这些可广泛应用于不同疾病和组织的一般原则将使我们能够对免疫系统形成更统一的看法。

在系统生物学系工作是有帮助的，因为我们拥有关心寻找一般原理的人的观点，而且我们还能够进行大量的数学建模。我们使用机器学习等计算工具来分析非常大的成像数据集，包括来自人类肿瘤标本的数据集。我们实验室的优势在于分析这些数据集，以了解不同细胞类型之间的空间关系。就像其他免疫学实验室一样，我们还用基本的小鼠疾病模型进行了大量的活细胞显微镜检查和实验。我认为我们处于系统生物学和免疫学之间的混合空间。

HMNews：您的实验室最近发表了一篇关于黑色素瘤细胞因子的论文。主要发现是什么?

Oyler-Yaniv：我长期以来一直对促炎细胞因子干扰素-γ感兴趣。干扰素-γ 是癌症中重要的细胞因子，因为它对于某些癌症免疫疗法的发挥至关重要。然而，关于这种细胞因子通过致密组织的空间扩散，特别是它可以通过肿瘤扩散多远，在小鼠和人类中存在着真正相互矛盾的研究。一些研究声称这种细胞因子只释放到最近的邻居，而另一些研究则声称它可以长距离传播。我们从生物物理学的角度探讨了空间传播的问题：我们在实验室培养皿中生成了致密的三维组织，这使我们在研究这种细胞因子可以传播多远时能够对实验参数进行大量控制。

在之前的一项研究中，我们以 IL-2 作为模型系统，发现分子在致密组织中的扩散是扩散与细胞消耗或摄取分子之间的竞争，扩散使分子进一步扩散，而细胞则具有结合受体的细胞对分子的消耗或摄取。他们。在这项新研究中，我们发现对于黑色素瘤中的干扰素γ来说也是如此：我们可以根据产生细胞因子的细胞和具有受体的细胞的数量和分布来预测干扰素γ在肿瘤中的扩散程度。绑定到它。我们的关键结论之一是，让干扰素γ广泛渗透肿瘤的唯一方法是，如果有大量细胞产生干扰素，并且这些细胞均匀分布在整个组织中。我们认为这些信息可以帮助完善生物标志物，以确定谁可能对免疫疗法产生反应。我们有兴趣应用这个框架来理解药物渗透，我们的想法是药物在肿瘤中的传播方式与细胞因子没有太大不同。

HMNews：当你不在实验室时，你在 HMS 还花时间做什么?

Oyler-Yaniv：我为一年级研究生教授科学传播和思维课程，这是两门必修课程之一。我非常关心帮助学生更有效地沟通并帮助他们获得提出新想法的信心。科学界存在很多误解，认为一个想法只是在某人的脑海中突然出现，而实际上这需要大量的故事讲述和将数据拼凑在一起。研究是团队的努力，提出想法很困难。我认为我们可以使学生的这种情况正常化，并帮助他们培养积极的态度和心态，随着时间的推移，一切都会变得更容易。这对于家里没有科学家的学生来说尤其重要，因此可能不知道这些关于创造力如何在科学中发挥作用的误解。我们还可以为学生提供一些实际操作的技巧——学习如何提出想法，以及如何保持原创性和创新性。这些是在创意领域研究和教授的东西，但不是真正的科学领域，所以我们想这样做。