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两个轨道重叠的免疫细胞 图片来源:Sadjadi等人
本报讯 一种被称为细胞毒性T淋巴细胞(CTL)的白细胞能在组织中挖掘隧道,从而有可能使其他CTL快速到达受感染细胞和肿瘤细胞。
近日,研究人员在《生物物理杂志》上报告说,一些CTL会在通过细胞外基质(ECM)——组织的主要成分——创造通道时缓慢移动。随后,其他CTL会快速通过这些通道,大概是为了有效搜索并清除目标细胞。
“人们尚未弄清免疫细胞的迁移行为以及它们在ECM中的搜索策略,目前物理学和生物学领域对此有较大兴趣。”德国萨尔州大学高级研究作者Heiko Rieger说,“我们的发现表明,组织ECM的调节特性将对免疫反应的效率产生影响,并可能带来癌症治疗新策略。”
CTL在清除病原体感染细胞和肿瘤细胞中发挥关键作用。为了找到目标,它们必须在复杂的生物微环境中导航和迁移,这些环境是由ECM塑造的。ECM主要由胶原蛋白组成,在几乎所有细胞功能中都发挥着重要作用。
萨尔州大学研究人员使用3D网络模拟了不同浓度的牛胶原蛋白的ECM,并使用光片显微镜的3D活细胞成像分析了人体CTL在基质中的迁移轨迹。CTL显示了3种不同类型的运动:慢、快和混合。由论文第一作者Zeinab Sadjadi建立的数学模型表明,细胞移动在快、慢状态之间切换。
在靶细胞存在的情况下,胶原中的自然杀伤(NK)细胞也有类似的运动类型。NK细胞具有与CTL相似的免疫功能。“CTL和NK细胞运动轨迹特征的相似性,表明了两种细胞通过胶原网络迁移的共同机制。”Rieger说。
根据最初的发现,研究人员假设CTL移动缓慢,因为它们要推开并撕裂胶原纤维形成通道,从而促进胶原网络中其他T细胞的快速移动。实验证据支持这一假设。例如,迁移的T细胞在完全相同的轨道上接连移动,它们在胶原基质中的通道状空洞中快速移动。
这项研究的一个重要限制是,它使用的是合成胶原基质。但活组织中含有许多可能影响免疫细胞迁移行为的其他成分。
下一步,研究人员计划分析T细胞对 ECM的长期影响。他们还将研究这些通道是否能增强CTL在胶原基质中寻找靶细胞的能力。Rieger说:“了解CTL如何在这些组织中迁移,可能会带来预防癌症早期转移的新治疗策略。”(唐一尘)
相关论文信息:
http://dx.doi.org/10.1016/j.bpj.2020.10.020
《中国科学报》 (2020-12-07 第2版 国际)