Cesium-137 and X-Ray Irradiation Yield Comparable Immune Phenotypes and Activation States in Bone Marrow Chimeric Studies
本研究表明，在骨髓嵌合体模型中，以 X 射线辐照代替铯-137 可产生相当的免疫重建、细胞分布和激活状态，从而验证了 X 射线系统作为免疫学研究中安全且有效替代方案的可靠性。
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为了理解免疫系统在遭受灾难性损伤后如何重建，科学家们经常求助于一种被称为“骨髓嵌合体”的强大实验工具。想象一只小鼠，它的整个血液和免疫系统已被清除，使其在面对感染时毫无防御能力。为了挽救动物并研究新细胞如何生长，研究人员用来自另一只小鼠的健康干细胞替换了其被破坏的骨髓。这一过程使科学家能够追踪新的免疫细胞如何在活体生物体内发育、迁移和发挥功能。然而，为了给这些新细胞腾出空间，原始的小鼠必须首先接受致死剂量的辐射，以清除其原有的免疫系统。几十年来，传递这种辐射的标准方法是使用发射来自铯-137放射源伽马射线的机器。虽然有效，但这些机器带有显著的安全风险，因为它们含有可能被盗用或导致污染的放射性物质。因此，科学界一直致力于转向使用X射线机，这类机器仅在开启时产生辐射，且不存在长期储存危害。然而，由于X射线和伽马射线在穿过组织时的行为方式不同，许多研究人员担心更换辐射源可能会微妙地改变免疫系统的恢复方式，从而可能使多年的研究结果产生偏差。
北卡罗来纳大学的一个研究小组旨在通过直接的正面交锋来解决这一问题。他们选取了几组小鼠，并使其接受总计12 Gy的全身体辐射剂量，分两次每次6 Gy进行照射。一组使用传统的铯-137机器进行辐照，而另外两组则使用不同型号的X射线机进行辐照，其中一台运行在较高能量水平，另一台运行在较低但仍具有实质性的能量水平。在辐射后立即，每只小鼠都接受了来自带有不同遗传标记的供体小鼠的骨髓干细胞注射，这使得科学家能够区分新的供体细胞和可能在辐射中存活下来的旧细胞。八周后，研究人员采集了骨髓、脾脏、淋巴结、肝脏和肺部的组织，以观察它们的免疫系统是如何重建的。
各组的结果表现出了惊人的一致性。无论哪种机器传递辐射，小鼠的存活率几乎完全相同。更重要的是，重建后的免疫系统组成在所有组别之间没有显著差异。在检查的所有器官中，新的供体细胞都成功接管了，供体细胞占据了免疫群体中的绝大部分。无论小鼠是暴露于铯还是X射线，不同类型的白细胞（如T细胞和B细胞）之间的平衡，以及辅助T细胞与杀伤性T细胞的比例，都保持不变。研究人员还仔细观察了这些细胞的“激活状态”，检查它们是处于静止状态、积极战斗状态还是记忆模式。他们发现，各组间的细胞行为完全一致，这表明辐射类型并未改变免疫细胞的功能或成熟方式。
甚至连那一小部分在辐射中幸存下来的细胞——即那些天生对损伤具有抵抗力的细胞——在每组中的表现也完全相同。这些存活细胞几乎全部是T细胞，并且无论辐射源是什么，它们都表现出相同的激活和经验特征。这表明允许这些特定细胞存活的生物学机制独立于辐射是来自放射性同位素还是X射线机。该研究还解决了关于X射线能量水平的长期担忧。此前的研究曾指出，低能X射线可能无法足够深入地穿透以有效清除骨髓，但通过使用具有足够能量并配有适当滤过器以硬化射线束的X射线机，本团队证明了该辐射能够像铯源一样有效地到达深层组织。
研究结论认为，对于旨在研究免疫力的骨髓嵌合体创建而言，X射线机是铯-137辐照仪在生物学上的等效替代品。研究人员发现，转向更安全的非放射性技术不会损害实验的完整性。通过证实免疫系统在两种条件下重建的方式相同，这项工作为实验室从危险的放射源过渡提供了一条清晰的路径，而无需重写实验方案，也不必担心数据不再能与过去的研究进行比较。这些发现提供了一种无声但意义重大的验证：在不牺牲科学精确性的前提下，这一重要研究工具的未来可以更加安全。
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