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我们都知道,当病原体攻击身体时,我们的免疫系统就会识别它,并召唤免疫细胞发起反击以剿灭入侵者。细胞毒性T淋巴细胞(CTL)自然杀伤细胞NK是人体主要的细胞毒性杀伤细胞,可以清除病原体感染或致癌细胞(靶细胞)。但对于身体中复杂的生物微环境,尤其是致密的组织,它们在得到信号后,是如何通过并到达“案发地点”的呢?
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近日,发表在《Biophysical Journal》上的一项研究中,来自德国萨尔大学的研究团队通过实验为我们演示了这些细胞就像挖掘机一样在组织中一边清障,一边开辟隧道,为后面的“救援部队”扫清了障碍(如上图)。
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在光片显微镜下,我们可以看到红色的CTL通过绿色的胶原纤维时,边推边挖出一条通道(下图)。
有趣了!“挖掘”技术哪家强?反正,免疫细胞不会让你撞南墙!  
CTL也被称为杀伤性T细胞,它们寻找指示有问题细胞(抗原)的特定分子,并破坏受感染的、癌变的或其他受损细胞(靶细胞)。在疾病或感染开始时,这些靶细胞的数量通常很少。因此,CTL快速找到它们的能力对于有效的免疫反应非常重要。    
研究通讯作者、萨兰大学的理论物理学家Heiko Rieger说:“理解胶原网络中免疫细胞的迁移和相互作用对于解开免疫反应的潜在细节和设计有效的治疗策略至关重要。
通常,杀伤性T细胞的靶细胞位于致密的细胞外基质中。细胞外基质是体内细胞之间由多种大分子组成的复杂网络,为我们的细胞提供锚定、结构支持和生化信号。
细胞外基质有不同类型,包括血浆和结缔组织。这些组织都是复杂的障碍,它们被由胶原纤维支架、弹性蛋白和粘性蛋白粘附在一起。细胞外囊泡和细胞都在其中,毛细血管从中经过。 
在这项新研究中,萨尔大学的生物物理学家Zeinab Sadjadi和他的同事使用牛胶原蛋白在体外构建了3D细胞外基质模型。通过该模型,研究人员观察了来自两个献血者的杀伤性T细胞如何在不同密度的基质中迁移。  
研究人员发现,杀伤性T细胞具有缓慢摆动和快速移动两种状态,以及在两者之间切换的移动模式。当它们在组织中移动时,人类细胞轻推并拉扯胶原纤维,以开辟出一条允许其他免疫成分利用的隧道。研究人员推测这是它们用来寻找靶细胞和打通隧道的移动模式。

实验显示,T细胞在这些隧道中相互跟随,就像上图的动画中看到的那样。一旦通道建立,它们就会改变成更快的速度移动。
当然,这一发现只是在科学家的简化模型中得到证实,还没有在复杂得多的实际人体结缔组织中得到证实,但在另一种类型的免疫细胞中也观察到了类似的迁移模式。 
Rieger说:“细胞毒性淋巴细胞和自然杀伤细胞运动轨迹的相似性指向了两种细胞通过胶原网络迁移的共同机制。
此前的研究发现,杀伤性T细胞会主动攻击大鼠发炎的结缔组织,这支持了它们可以操纵细胞外基质,甚至会导致关节炎的观点。
Rieger说:“我们的研究表明,调节组织细胞外基质的特性将对免疫应答的效率产生影响,并可能为癌症治疗提供新的策略。了解这些细胞如何移动将使我们可以帮助拆除或加固屏障,以助免疫系统一臂之力。

论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.bpj.2020.10.020

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实验显示,T细胞在这些隧道中相互跟随,就像上图的动画中看到的那样。一旦通道建立,它们就会改变成更快的速度移动。
当然,这一发现只是在科学家的简化模型中得到证实,还没有在复杂得多的实际人体结缔组织中得到证实,但在另一种类型的免疫细胞中也观察到了类似的迁移模式。 
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https://doi.org/10.1016/j.bpj.2020.10.020

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