兩個(gè)軌道重疊的免疫細(xì)胞 ? 圖片來(lái)源：Sadjadi等

近日，研究人員在Cell Press細(xì)胞出版社旗下期刊Biophysical Journal上報(bào)告說(shuō)，一種被稱為細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞（CTL）的白細(xì)胞能在組織中挖掘隧道，有可能使其他CTL快速到達(dá)受感染細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞。結(jié)果表明，一些CTL會(huì)在通過(guò)細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）——組織的主要成分——?jiǎng)?chuàng)造通道時(shí)移動(dòng)緩慢。隨后，其他CTL快速通過(guò)這些通道，大概是為了有效地搜索并清除目標(biāo)細(xì)胞。

“人們尚未弄清，免疫細(xì)胞的遷移行為以及它們?cè)诩?xì)胞外基質(zhì)中的搜索策略，而且目前物理學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域?qū)Υ擞休^大興趣?！彼_爾州大學(xué)的高級(jí)研究作者Heiko Rieger說(shuō)，“我們的發(fā)現(xiàn)表明，組織ECM的調(diào)節(jié)特性將對(duì)免疫反應(yīng)的效率產(chǎn)生影響，并可能帶來(lái)癌癥治療新治療策略?！?/p>

CTL在清除病原體感染細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中發(fā)揮關(guān)鍵作用。為了找到它們的目標(biāo)，它們必須在復(fù)雜的生物微環(huán)境中導(dǎo)航和遷移，這些環(huán)境是由ECM塑造的。在疾病發(fā)展的早期階段，這些靶細(xì)胞的數(shù)量通常很低，因此CTL快速尋找這些靶細(xì)胞的能力對(duì)有效的免疫反應(yīng)至關(guān)重要。

ECM主要由膠原蛋白組成，在幾乎所有的細(xì)胞功能中都發(fā)揮著重要作用。在各種類型的癌癥中，膠原網(wǎng)絡(luò)在腫瘤附近變得致密、僵硬、高度排列，促進(jìn)了癌細(xì)胞的運(yùn)輸，使ECM在癌癥轉(zhuǎn)移、侵襲和預(yù)后中發(fā)揮重要作用?！袄斫饷庖呒?xì)胞在膠原網(wǎng)絡(luò)中的遷移和相互作用對(duì)于解開(kāi)免疫反應(yīng)的潛在細(xì)節(jié)和設(shè)計(jì)有效的治療策略是至關(guān)重要的?！盧ieger說(shuō)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，薩爾州大學(xué)大學(xué)的研究人員使用3D網(wǎng)絡(luò)模擬了不同濃度的牛膠原蛋白的ECM，并使用光片顯微鏡的3D活細(xì)胞成像分析了人體CTL在基質(zhì)中的遷移軌跡。CTL顯示了3種不同類型的運(yùn)動(dòng)：慢、快和混合。由論文第一作者Zeinab Sadjadi建立的數(shù)學(xué)模型表明，細(xì)胞移動(dòng)在快、慢狀態(tài)之間切換。

在靶細(xì)胞存在的情況下，膠原中的自然殺傷（NK）細(xì)胞也有類似的運(yùn)動(dòng)類型。NK細(xì)胞具有與CTL相似的免疫功能。“CTL和NK細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡特征的相似性，表明了兩種細(xì)胞通過(guò)膠原網(wǎng)絡(luò)遷移的共同機(jī)制?！盧ieger說(shuō)。

根據(jù)最初的發(fā)現(xiàn)，研究人員假設(shè)CTL移動(dòng)緩慢，因?yàn)樗鼈円崎_(kāi)并撕裂膠原纖維形成通道，從而促進(jìn)膠原網(wǎng)絡(luò)中其他T細(xì)胞的快速移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持這一假設(shè)。例如，遷移的T細(xì)胞在完全相同的軌道上接連移動(dòng)，它們?cè)谀z原基質(zhì)中的通道狀空洞中快速移動(dòng)。

這項(xiàng)研究的一個(gè)重要限制是，它使用的是合成膠原基質(zhì)。但活組織中含有許多可能影響免疫細(xì)胞遷移行為的其他成分。

下一步，研究人員計(jì)劃分析T細(xì)胞對(duì) ECM的長(zhǎng)期影響。他們還將研究這些通道是否能增強(qiáng)CTL在膠原基質(zhì)中尋找靶細(xì)胞的能力。Rieger說(shuō)：“了解CTL如何在這些組織中遷移，可能會(huì)帶來(lái)預(yù)防癌癥早期轉(zhuǎn)移的新治療策略?！?/p>

相關(guān)論文信息：http://dx.doi.org/10.1016/j.bpj.2020.10.020

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)