苏黎世联邦理工学院的研究人员使用机器学习方法表明，超过一半的杀伤T细胞表现出核内陷，或细胞核膜的褶皱。由于这种特殊的细胞结构，这些细胞能够对病原体做出更快、更强的反应。
从健康捐献者的血液中分离出的新T细胞。核混合涂料
神经元(红色、黄色和蓝色)和T细胞受体(绿色)突出了T细胞亚细胞空间组织的显著变异性。(图片来源:Ben Hale / ETH Zurich)
细胞毒性T细胞是一种免疫系统创造混合涂料免疫系统的一部分。o一旦被激活，它们就会分化为短期效应细胞或长期记忆细胞。
苏黎世联邦理工学院的研究人员发现，T细胞的细胞结构会影响细胞在接受病原体诱导激活时所采用的这两种功能中的哪一种。
除了提高我们对免疫系统的理解，这些发现还可能导致更好的癌症治疗。
从外部看，大多数T细胞看起来都是一样的:小而球形。现在，由苏黎世联邦理工学院分子系统生物学研究所的Berend Snijder领导的一组研究人员使用先进的技术仔细观察了这些细胞的内部。他们的发现表明，细胞毒性T细胞的亚细胞空间组织——Snijder称之为细胞结构——对它们的命运有重大影响。
当细胞核内陷的细胞遇到病原体时，它们会变成强大的效应细胞，迅速增殖并杀死病原体。它们的同类细胞有一个球形的细胞核——也就是说，没有核内陷——以更悠闲的速度进化:它们需要更长的时间来激活并最终分化成长寿命的记忆细胞，以保护生物体免受未来同一病原体的攻击。
大约50年前，科学家们就发现了这两种功能不同的T细胞群。“但到目前为止，我们还不确定是哪些特征决定了T细胞会成为效应细胞还是记忆细胞，”本·黑尔(Ben Hale)说，他是斯尼德研究小组的博士后，也是最近发表在《科学召唤》(sciencecall_made)期刊上的那篇文章的主要作者。
为了帮助识别这些特征，研究人员开发了一个平台，可以自动分析免疫细胞的显微镜图像。然后，他们将来自24名健康志愿者的数千个T细胞呈现在这个平台上，这些志愿者将自己的血液捐献给瑞士红十字会苏黎世献血中心。
使用机器学习方法，该平台将细胞分为三组。“我们已经看到一些T细胞在被激活时是如何呈现瓶状的，”Snijder说。“但我们没想到这个平台会把圆形细胞分成两组。”
在进一步的研究中，研究人员还发现，两类圆形细胞在细胞结构上的差异也具有功能意义。黑尔说:“细胞核内陷的细胞被设计成快速激活:许多细胞在24小时内转化为瓶形效应细胞。”
Snijder补充说:“它们在被激活时也会产生更强烈的反应，而且它们比没有核内陷的细胞增殖得快得多。”他和他的团队还确定了导致细胞核内陷细胞更快更强激活的分子机制:“它们特殊的细胞结构使钙离子的流入增加，”Snijder说。
两位研究人员都强调，仍有许多问题有待解答。例如，Snijder和他的团队现在希望发现生物体如何始终确保血液中约60%的细胞毒性T细胞具有核内陷，而35%没有内陷，剩下的5%呈瓶状。
Snijder和Hale指出，他们的结果不仅“对更好地理解我们的免疫细胞是如何工作的很重要”，而且在对抗癌症的斗争中也起着至关重要的作用，例如:“许多新的疗法使用T细胞杀死癌细胞，”Snijder说。“如果我们能找到一种方法来专门选择和部署这些细胞结构，我们可能能够提高这种疗法的临床疗效。”
Hale BD, Severin Y, Graebnitz F, Stark D, Guignard D, Mena J, Festl Y, Lee S, Hanimann J, Meier M, Goslings D, Lamprecht O, Frey BM, Oxenius A, Snijder B:细胞结构对na?ve T细胞反应的影响。科学，2024年6月6日。Doi: external page10.1126/science.adh8967call_made
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