兩個軌道重疊的免疫細胞 圖片來源：Sadjadi等人
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，從而有可能使其他CTL快速到達受感染細胞和腫瘤細胞。
近日，研究人員在《生物物理雜誌》上報告說，一些CTL會在通過細胞外基質（ECM）——組織的主要成分——創造通道時緩慢移動。隨後，其他CTL會快速通過這些通道，大概是為了有效搜索並清除目標細胞。
「人們尚未弄清免疫細胞的遷移行為以及它們在ECM中的搜索策略，目前物理學和生物學領域對此有較大興趣。」德國薩爾州大學高級研究作者Heiko Rieger說，「我們的發現表明，組織ECM的調節特性將對免疫反應的效率產生影響，並可能帶來癌症治療新策略。」
CTL在清除病原體感染細胞和腫瘤細胞中發揮關鍵作用。為了找到目標，它們必須在複雜的生物微環境中導航和遷移，這些環境是由ECM塑造的。ECM主要由膠原蛋白組成，在幾乎所有細胞功能中都發揮著重要作用。
薩爾州大學研究人員使用3D網絡模擬了不同濃度的牛膠原蛋白的ECM，並使用光片顯微鏡的3D活細胞成像分析了人體CTL在基質中的遷移軌跡。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建立的數學模型表明，細胞移動在快、慢狀態之間切換。
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。「CTL和NK細胞運動軌跡特徵的相似性，表明了兩種細胞通過膠原網絡遷移的共同機制。」Rieger說。
根據最初的發現，研究人員假設CTL移動緩慢，因為它們要推開並撕裂膠原纖維形成通道，從而促進膠原網絡中其他T細胞的快速移動。實驗證據支持這一假設。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。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，可能會帶來預防癌症早期轉移的新治療策略。」
相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1016/j.bpj.2020.10.020
【來源：中國科學院科技產業網】
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