观看免疫细胞在组织中挖洞

研究人员在12月1日的《生物物理杂志》上报告说，称为细胞毒性T淋巴细胞(CTL)的白细胞在组织中挖洞，有可能使其他CTL迅速到达受感染的细胞和肿瘤细胞。结果表明，某些CTL在通过细胞外基质(ECM)(组织的主要成分)创建通道时会缓慢移动。之后，其他CTL在通道中快速移动，大概是为了有效地搜索和消除目标细胞。

萨尔大学的高级研究作者海科·里格(Heiko Rieger)说：“免疫细胞的迁移行为及其在ECM中的搜索策略尚未得到很好的理解，目前在物理学和生物学领域引起了极大的兴趣。” “我们的发现表明，调节组织ECM的特性将对免疫反应的效率产生影响-并可能引发有关癌症治疗新治疗策略的想法。”

CTL在消除病原体感染的细胞和肿瘤细胞中起关键作用。为了找到目标，他们必须在由ECM塑造的复杂生物微环境中导航和迁移。这些靶细胞在疾病发展的早期通常数量很少，因此CTL快速搜索它们的能力对于有效的免疫反应至关重要。

ECM主要由称为胶原的蛋白质组成，并且在几乎所有细胞功能中都起着至关重要的作用。在各种类型的癌症中，胶原蛋白网络在肿瘤附近变得密集，僵硬并高度对齐，从而促进癌细胞的运输并使ECM成为癌症转移，侵袭和预后的重要因素。Rieger说：“了解免疫细胞在胶原网络中的迁移和相互作用对于揭示免疫反应的基础细节和设计有效的治疗策略至关重要。”

为了解决这个问题，萨尔大学的研究人员使用具有不同浓度的牛胶原蛋白的3-D网络模拟了ECM，并使用带有光片显微镜的3-D活细胞成像分析了人类CTL通过基质的迁移轨迹。CTL显示三种不同类型的运动：慢速，快动和混合运动。第一作者Zeinab Sadjadi进行的数学建模表明，细胞在慢速状态和快速状态之间切换。

先前已经报道了在靶细胞存在下胶原蛋白中的自然杀伤(NK)细胞类似的运动类型。NK细胞具有与CTL类似的免疫功能。Rieger说：“ CTL和NK细胞轨迹的特征相似性表明两种细胞都通过胶原网络迁移的共同机制。”

基于最初的发现，研究人员假设CTL推开并撕开胶原蛋白纤维形成通道时会缓慢移动，从而促进胶原蛋白网络中其他T细胞的快速运动。实验证据支持这种情况。例如，迁移的T细胞在完全相同的轨道上彼此跟随，并且细胞在胶原蛋白基质内的通道状腔中快速移动。

该研究的一个重要限制是它使用了合成胶原蛋白基质。活组织包含许多其他成分，可能会影响免疫细胞的迁移行为。

展望未来，研究人员计划分析T细胞对ECM的长期影响。他们还将检查通道是否增强CTL搜索胶原蛋白基质中靶细胞的能力。Rieger说：“了解CTL在此类组织中的迁移方式可能会导致预防癌症早期转移的新治疗策略。”