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T细胞就像免疫系统的特殊力量一样可以检测并杀死感染的细胞

T细胞就像免疫系统的特殊力量一样,可以检测并杀死感染的细胞。当检测到新的威胁时,牢房从只有几个岗哨牢房上升到整个排。但是,当起始的T细胞数量发生变化时,免疫系统如何才能产生正确数量的T细胞?

现在,普林斯顿大学的一个团队已使用数学建模对此问题提供了见解。研究小组发现,T细胞如何扩展的最重要因素是感染因子的起始量和细胞对该因子的亲和力。这项研究可以帮助优化疫苗策略,上周发表在《美国国家科学院院刊》上。

另一个团队最近的一项研究发现,这种增加遵循可预测的模式之后,普林斯顿大学的团队对此问题产生了兴趣:如果最初的T细胞数量少,则增加很大,但是如果开始的T细胞数量大很大,加速很小。这种关系遵循数学上的“幂定律”,该定律指出,T细胞膨胀的量与T细胞初始数量的幂成反比。

内德说:“这种观察到的关系的意义在于,即使免疫系统非常复杂并且具有各种各样的反馈机制,您也会看到一种规律性,这意味着工作中可能存在某种简单的潜在机制。” Wingreen是Howard A.生命科学的前任教授,分子生物学教授以及Lewis-Sigler整合基因组学研究所的教授,也是该研究的资深作者。“无论是从50个细胞还是50,000个细胞开始,控制其扩增的过程都是相同的。”

这种关系的结果是,无论是开始的T细胞是很少还是很多,准备抵抗感染的最终数量既不会太大也不会太小。这对于抵抗感染的生物很有意义,但是普林斯顿大学的研究小组想知道免疫系统中正在发生什么,以使这种选择性增强成为可能。

普林斯顿大学刘易斯-西格勒综合基因组学研究所的副研究员安德烈亚斯·梅耶尔(Andreas Mayer)是第一作者,研究小组使用数学模型探索了T细胞在感染发生时如何反应。

T细胞上点缀着能够检测被感染细胞表面上的一些感染因子(称为抗原)的受体。当T细胞受体黏附在这些细胞表面的抗原上时,就会刺激T细胞克隆自身,从而组成一支抗感染部队。

在新感染的早期,抗原呈递细胞在其表面上会显示许多抗原,但是这种呈递会随着时间的流逝而减弱,尤其是在免疫系统成功抵抗了感染的情况下。

研究小组发现抗原的这些递减水平提供了一种简单的机制,可以解释幂律关系。

这个想法是T细胞以最大速率扩增,直到抗原数量减少意味着T细胞不再能够找到抗原。

梅耶说:“如果从少量的T细胞开始,那么您将需要更长的扩展时间,直到达到降低的抗原水平为止。”“但是,如果从大量的T细胞开始,那么很快就会耗尽抗原。”找不到抗原的T细胞最终会停止分裂。

温格林说,这种关系具有进化意义,因为当感染消失后,T细胞就会停止扩张,从而阻止免疫系统过度活跃。

研究小组还研究了T细胞和抗原呈递细胞之间关系的另一个方面:两者相互作用的强度。他们的模型预测,牢固粘附于抗原的细胞将增殖更长的时间:对抗原的亲和力越高,最终细胞数量越大。研究人员能够通过重新分析另一项先前发表的研究数据来检验这一预测。

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