兩個軌道重疊的免疫細胞 ? 圖片來源：Sadjadi等

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

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

CTL在清除病原體感染細胞和腫瘤細胞中發(fā)揮關(guān)鍵作用。為了找到它們的目標，它們必須在復雜的生物微環(huán)境中導航和遷移，這些環(huán)境是由ECM塑造的。在疾病發(fā)展的早期階段，這些靶細胞的數(shù)量通常很低，因此CTL快速尋找這些靶細胞的能力對有效的免疫反應(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，促進了癌細胞的運輸，使ECM在癌癥轉(zhuǎn)移、侵襲和預后中發(fā)揮重要作用。“理解免疫細胞在膠原網(wǎng)絡(luò)中的遷移和相互作用對于解開免疫反應(yīng)的潛在細節(jié)和設(shè)計有效的治療策略是至關(guān)重要的?！盧ieger說。

為了解決這個問題，薩爾州大學大學的研究人員使用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種不同類型的運動：慢、快和混合。由論文第一作者Zeinab Sadjadi建立的數(shù)學模型表明，細胞移動在快、慢狀態(tài)之間切換。

在靶細胞存在的情況下，膠原中的自然殺傷（NK）細胞也有類似的運動類型。NK細胞具有與CTL相似的免疫功能?！癈TL和NK細胞運動軌跡特征的相似性，表明了兩種細胞通過膠原網(wǎng)絡(luò)遷移的共同機制。”Rieger說。

根據(jù)最初的發(fā)現(xiàn)，研究人員假設(shè)CTL移動緩慢，因為它們要推開并撕裂膠原纖維形成通道，從而促進膠原網(wǎng)絡(luò)中其他T細胞的快速移動。實驗證據(jù)支持這一假設(shè)。例如，遷移的T細胞在完全相同的軌道上接連移動，它們在膠原基質(zhì)中的通道狀空洞中快速移動。

這項研究的一個重要限制是，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胞遷移行為的其他成分。

下一步，研究人員計劃分析T細胞對 ECM的長期影響。他們還將研究這些通道是否能增強CTL在膠原基質(zhì)中尋找靶細胞的能力。Rieger說：“了解CTL如何在這些組織中遷移，可能會帶來預防癌癥早期轉(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

來源：中國科學報