胸腺T祖细胞
在小鼠胸腺内成熟T细胞的祖细胞缺乏成熟T细胞的标志CD4、CD8，称为双阴性（DN）细胞，定位在包膜下皮质，是大裂细胞。在人类，多数未成熟细胞表达CD34。CD34+细胞占所有胸腺细胞的1%～3%，或CD3-细胞的10%～15%，CD34+细胞辅助表达CD7和其他伴有增殖的细胞标志，如CD2、CD5、 CD38、CD71。其中部分细胞CD10+。多数CD34+细胞是CD3、CD4和CD8三阴性的，但一小亚群表达低水平的CD4（CD3-CD4lowCD8-），可能是胸腺裸细胞和皮质主要细胞成分，CD4和CD8双阳性（DP）细胞的中间型。
在分化过程中，CD7强度下降时CD34也逐渐丢失。是否未成熟胸腺细胞产生其他细胞谱系的潜能仍有争议。胸腺细胞体外系统可以产生髓样和NK细胞，胸腺微环境也支持髓样分化。然而，另一些学者用髓系生长因子刺激CD34+CD7+胸腺细胞，未见到髓样分化，而有相同表型的骨髓细胞会产生髓细胞克隆。
T细胞发育从最早的前体细胞到DP阶段有一系列调节控制点。控制点依赖于胸腺微环境。控制点依序是：表达IL- 2的α链，TCRβ和γ基因重排，二聚体形式的TCRαβ链表达，最后，CD4、CD8和TCRαβ的表达。在DP细胞阶段易于阳性选择。若TCR和CD8参与Ⅰ型肽复合物反应，则CD4下调，而CD8下调时CD4的Ⅱ型限制细胞增多。最后的成熟期是逐渐和缓慢的，出现单阳性的成熟T细胞发育。
分化的分子机制
基质细胞和胸腺细胞通过直接交流（黏附分子）和中介物（细胞因子和胸腺激素）相互作用。胸腺细胞通过CD2和淋巴功能分子3（LFA 3，CD58）、ICAM和LFA- 1黏附到上皮细胞。阻断在未成熟胸腺细胞的FN、VLA5、VLA6受体的表达，抑制它们的分化。上皮细胞也表达胸腺外基质的几个受体。T细胞分化的细胞因子由上皮细胞产生，IL- 7是必须存在的。IL- 7培养的CD34+胸腺细胞起初表达CD8 和CD4，但CD3和TCR仍阴性，提示产生CD3+CD4+ CD8+细胞必须有来自基质细胞的其他刺激。IL- 7也引起TCRβ基因重排。遗传上缺失IL- 7受体的鼠T、B细胞明显减少，胸腺发育阻断在CD25和TCRβ基因重排的开始前的早期。其他细胞因子如IL- 1、IL- 2和IL-4在胸腺分化中也起一些作用。细胞间和细胞因子有复杂相互联系，在不同发育阶段控制胸腺细胞分化。胸腺激素由上皮细胞产生，体外能使成熟T细胞分化出辅助抗体产生辅助T细胞。其中一些激素以纯化形式分离出来了。胸腺激素是出现在胸腺提取物中的一个肽家族。胸腺肽是与胸腺素同源的9个氨基酸的肽。胸腺生成素引起骨髓细胞中T细胞标志的表达。
