T細胞是免疫系統(tǒng)的重要組成部分，在其表面有高度敏感的受體，可以檢測病原體。這些受體分布在T細胞表面的確切方式還沒有完全被解析。現(xiàn)在，一項新研究揭示，T細胞實際上是被設(shè)定程序為盡可能快地做出反應(yīng)，因此它們的受體是隨機排列的。

這一研究以“TCRs are randomly distributed on the plasma membrane of resting antigen-experienced T cells”為題發(fā)表在《Nature Immunology》期刊，由來自于維也納醫(yī)科大學(xué)（MUW）和生物物理學(xué)的馬克斯普朗克研究所（MPI）的科學(xué)家們合作完成。這些新發(fā)現(xiàn)不僅有助于更好地了解免疫反應(yīng)，而且在開發(fā)新的醫(yī)學(xué)治療方法方面也非常關(guān)鍵。

大海撈針

“T細胞是一種高度專一的分子探測器，”TU Wien應(yīng)用物理研究所生物物理學(xué)研究小組的負責(zé)人Prof. Gerhard Schütz教授解釋說。“每個T細胞只對一個非常特定的分子反應(yīng)，所以我們體內(nèi)需要許多不同的T細胞。”每個T細胞表面攜帶著成千上萬個相同受體的副本。

為了發(fā)生免疫反應(yīng)，T細胞需要一個重要的伙伴——即抗原呈遞細胞。在特殊載體蛋白的幫助下抗原呈遞細胞表明呈現(xiàn)出許多分子。這些分子中有一些來自內(nèi)源性結(jié)構(gòu)，是無害的，但有害入侵者的特征抗原也會被抗原呈遞細胞傳遞。

如果T細胞與這些抗原呈遞細胞其中之一接觸，那么就像大海撈針。如果T細胞被編程為精確類型的分子，會發(fā)生什么呢？發(fā)現(xiàn)在抗原呈遞細胞表面有成千上萬的分子么？“想象一下，T細胞表面有無數(shù)個相同的鑰匙，現(xiàn)在必須快速找到它是否打開在抗原呈遞細胞上的數(shù)十萬個鎖。”Gerhard Schütz解釋道。

(從左至右)Mario Brameshuber, Benedikt Rossboth, Florian Baumgart and Gerhard Schütz.Credit: TU Wien

速度計算

有爭議的是，人們已經(jīng)討論了T細胞如何對少量非常特定的抗原做出如此極端敏感的反應(yīng)。一種被廣泛接受的理論是，T細胞表面上有更多的受體聚集在一起，而這些受體結(jié)合在一起，就能更精確地與特定抗原對接。借助于高性能顯微鏡技術(shù)的進步，科學(xué)家們已經(jīng)可以觀察到T細胞表面不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。

但這個結(jié)論有點為時過早。“我們非常仔細地研究了T細胞，并把所有努力都集中在改進顯微鏡方法上，”Gerhard Schütz說。“之前被認為是幾個受體的集群可能不過是一個人工制品；實際上，很容易對相同的受體分子進行多次成像。”

TU Wien的研究提出了另一種理論：這些受體很可能是隨機分布在T細胞上的。這也解釋了為什么免疫反應(yīng)如此迅速。不管抗原呈遞細胞如何與T細胞接觸，T細胞總是有一個“鑰匙”，適合該位置的“鎖”。如果正確，那么這兩個細胞在進入正確的位置時不會消耗時間，相反，免疫反應(yīng)可以立即被觸發(fā)。

“有了這個，我們用最現(xiàn)代化的顯微鏡方法盡可能攻克外部界限，”Gerhard Schütz說。“對免疫學(xué)來說，這是一個激動人心的時刻。我們希望更好地了解T細胞的表面，從而為了解識別病原體的第一步做出貢獻。今后我們將嘗試和合作伙伴一起將這些研究結(jié)果應(yīng)用于免疫療法領(lǐng)域。”

參考資料：1）The immune system: T cells are built for speed

原標題：Nature子刊揭秘：T細胞如何“快速反應(yīng)”？