近期，PNAS期刊發(fā)表一篇研究文章，講述T細(xì)胞作為免疫系統(tǒng)的“保衛(wèi)隊”，通過表面抗原受體與配體結(jié)合“握力”判斷所遇細(xì)胞好壞。

    該成果由埃默里大學(xué)專注于細(xì)胞機械學(xué)研究的物理學(xué)家 Khalid Salaita團隊與微生物免疫學(xué)系Brian Evavold團隊合作完成。他們直接證實，T細(xì)胞能夠借助受體、配體之間的機械牽拉，識別外源細(xì)胞。這種互作力是T細(xì)胞判斷是否啟動免疫反應(yīng)的核心。

    類似于“握手”，如果握力溫柔，那么靶細(xì)胞是好細(xì)胞。如果握力強硬，則意味著是壞細(xì)胞。那么這種握力的標(biāo)準(zhǔn)是什么呢？Evavold團隊如何測量的呢？

T細(xì)胞與靶細(xì)胞的互作不純粹是化學(xué)反應(yīng)，還涉及力學(xué)

    T細(xì)胞具有很多生物學(xué)功能，包括消滅靶細(xì)胞、調(diào)控B細(xì)胞分泌抗體、啟動免疫反應(yīng)等等，能夠防御疾病感染、腫瘤形成。T細(xì)胞表面有T細(xì)胞抗原受體（T cell receptor，TCR），能夠識別致病性或者癌變細(xì)胞表面特定的抗原配體。當(dāng)T細(xì)胞檢測出一個抗原呈遞細(xì)胞（antigen-presenting cell，APC），它的抗原受體會與配體識別并結(jié)合。如果T細(xì)胞受體判定該配體是外源的，那么T細(xì)胞則會被激活，啟動鈣離子信號通路。釋放的鈣離子會進(jìn)一步引發(fā)下游級聯(lián)信號反應(yīng)，從而招募更多的免疫細(xì)胞參與免疫應(yīng)答。

    但是，T細(xì)胞如何識別抗原配體并做出后續(xù)反應(yīng)還不*清楚。Salaita團隊認(rèn)為，并不能把T細(xì)胞與靶細(xì)胞的識別過程看做一個純粹的化學(xué)反應(yīng)。他們推測，抗原配體與受體互作的力學(xué)將可能是免疫反應(yīng)啟動與否的關(guān)鍵，互作的力度大小將給T細(xì)胞傳遞是否響應(yīng)的信號。

   為了驗證這一假設(shè)，Salaita團隊開發(fā)出一個基于DNA的納米顆粒張力傳感器，能夠從“皮牛頓”這一微小力學(xué)單位水平測量細(xì)胞互作的力量，相當(dāng)于一個蘋果的百萬分之一重量。

以皮牛頓為單位，衡量T細(xì)胞的“握力”

    研究人員從老鼠身上提取T細(xì)胞，以其為材料與個別氨基酸被修飾的突變配體進(jìn)行互作。其中，有一些突變配體相當(dāng)于強勁的“錨”，能夠與TCR強烈契合。試驗中T細(xì)胞與配體結(jié)合的過程、力度能夠借助傳感器、顯微鏡被記錄下來。

    當(dāng)T細(xì)胞與靶細(xì)胞相遇，通過表面受配體識別、結(jié)合。這一互作過程牽涉的力度非常精密而準(zhǔn)確，且不會長時間持續(xù)。通過牽拉、暫停，再牽拉、暫停，zui終控制整個靶細(xì)胞。

如果，受體與配體的互作力度輕柔，T細(xì)胞并不會被*激活。相反，當(dāng)受體與配體互作激烈，T細(xì)胞則會被*激活。

    如何測量呢？研究人員通過探針實現(xiàn)力度測試過程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)探針受到的力度為19皮牛頓，將發(fā)出熒光。當(dāng)力度為12皮牛頓，探針將不會發(fā)出熒光。伴隨著熒光信號，T細(xì)胞將會開啟鈣離子信號通路，細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度會上調(diào)，預(yù)示著免疫反應(yīng)啟動。

    *，腫瘤細(xì)胞表面具有免疫逃逸關(guān)鍵分子，從而使得癌變細(xì)胞逃脫免疫系統(tǒng)的防御。借助機械學(xué)，我們可以開發(fā)出新方法瓦解腫瘤的逃逸機制。首先，T細(xì)胞以的“握手”力度區(qū)分細(xì)胞好壞。當(dāng)握力強烈，T細(xì)胞會意識到識別的細(xì)胞是“壞”細(xì)胞，從而啟動免疫防御。這一發(fā)現(xiàn)將為自身免疫疾病、腫瘤免疫治療提供新的指示。