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我們免疫系統的殺傷性T細胞成為了一大「病毒攻擊能手」。它們破壞了受感染和患癌的細胞，而最新發表在《科學》（Science）上的一項研究，又揭示了有關其工作方式的新細節——這些細胞，竟然會用裝有致命化學物質的蛋白質「炸彈」（bombs）轟炸它們的靶標。
明尼蘇達大學醫學院的免疫學家戴維·馬索普斯特（David Masopust）等人已經破解了細胞毒性T細胞（CTL）殺傷靶細胞的詳細過程。他們表示，這項研究「顯然是在完善我們對這些免疫細胞如何清除危險細胞的認識方面的重要一步」。
殺傷性T細胞，也稱為細胞毒性T細胞（CTL），其最重要的武器之一是穿孔素（perforin），一種刺穿靶細胞外膜的蛋白質。然後，同樣由T細胞釋放的稱為粒酶（granzymes）的酶，會湧入並引發目標受害者「自殺」。
不過，殺傷性T細胞是僅噴出顆粒酶和穿孔素這些活性物質，還是依靠特殊的結構將致死分子轉運至靶細胞？這點尚不清楚。
為了找到答案，牛津大學的免疫學家麥可·達斯汀（Michael Dustin）及其同事追蹤了攻擊這些殺傷性T細胞時溢出的分子。他們使用螢光標記了殺傷性T細胞中的顆粒酶，和分泌溶酶體裡的糖蛋白。
研究結果表明，這些細胞將這些分子「包裝」到了被團隊稱為「超分子攻擊顆粒」（SMAP）的容器中。通過分析這些炸彈的有效載荷，科學家們發現SMAPs不僅包含了穿孔素和顆粒酶，還包含了280多種其他蛋白質。
為了更仔細地研究SMAP的結構，研究人員轉向一種稱為「直接隨機光學重建顯微鏡」（direct stochastic optical reconstruction microscopy，DSORM）的超解析度成像，該技術可以透視和查明單個分子。細胞釋放出一些類型的小顆粒，這些小顆粒包裹在脂質中，但是SMAP具有穩定的糖蛋白外殼，並在其核心中帶有顆粒酶、穿孔素和關鍵的血小板反應蛋白（TSP-1）。
電鏡顯示，SMAP呈環狀，平均直徑120nm，表面有一個糖蛋白外殼包裹。平均每個免疫突觸內會形成27個SMAP。
CTL殺死靶細胞的過程，研究的已經不少了：CTL四處巡遊找到靶細胞，跟靶細胞接觸形成免疫突觸，從分泌溶酶體裡釋放穿孔素和顆粒酶。穿孔素在靶細胞上打孔，顆粒酶從打好的孔進入靶細胞，啟動多種細胞凋亡途徑誘導細胞凋亡。但研究人員還總結說，殺手T細胞不僅釋放了穿孔素和顆粒酶，還形成了一個複雜的容器來運送它們。
為了模擬殺傷性T細胞與其受害者之間的相互作用，Dustin和他的團隊又將T細胞置於脂質的雙層結構上，該脂質類似於包裹細胞的膜。SMAP迅速出現在膜上，表明T細胞在「開閥」後開始放電。
當研究人員將殺傷性T細胞從表面拔出時，一些SMAP仍然留在後面。研究小組報告說，就像分子「炸彈」一樣，它們可以保持自身攻擊殺死細胞的活性長達1天之久。
Dustin說，最早可以追溯到1980年代的研究可能已經發現了SMAP的跡象，但是直到最近，研究人員還沒有使用成像技術來探測其結構。
而該研究發現，CTL的細胞毒性物質——穿孔素和顆粒酶，並非直接被釋放到靶細胞周圍，而是互相結合，組裝成一個超分子攻擊粒子（SMAP），釋放到靶細胞細胞膜上。
卡爾加裡大學的免疫學家克里斯多福·莫迪（Christopher Mody）說，該論文因「穿孔蛋白和顆粒酶如何在靶細胞膜上融合」而「提出了一個新的範例」，值得讚揚。但是，他告誡說，作者尚未證明殺傷性T細胞是先產生然後釋放SMAP，還是釋放組分，然後在靶標處組裝成SMAP。
Dustin說，SMAP的複雜內容表明它們可能還具有其他功能。例如，這些顆粒包含吸引免疫細胞並控制其行為的分子，這暗示著交流可能是其作用之一。達斯汀說：「我們知道他們對殺死（某些感染和癌細胞）很重要，但我們懷疑這還不止於此。」
編譯/前瞻經濟學人APP資訊組
參考來源：https://www.sciencemag.org/news/2020/05/immune-cells-blast-infections-and-cancer-protein-bombs
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/05/06/science.aay9207
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