朱承教授Cell发表免疫学重要发现
T细胞是人体的卫兵，巡逻于身体的每个角落搜查如细菌和病毒等外源威胁。T细胞上的一些受体分子通过识别特定的抗原来鉴别入侵物，帮助T细胞将它们与自身细胞区分开来。当T细胞感知到一种威胁时，它们会向免疫系统的其他部件发送信号以对抗入侵物。
这些T细胞利用了一种复杂的过程来识别外源病原体及病变细胞。在发表于《细胞》(Cell)杂志上的一篇新论文中，研究人员重新认识了这一过程，描述了T细胞受体(TCR)是如何利用机械接触来判断它们遭遇的细胞是否构成威胁的。
“这是第一项系统研究揭示了机械力是如何影响T细胞识别的，它表明机械力在T细胞功能中起重要作用，”佐治亚理工/埃默里大学的朱承(Cheng Zhu)教授说：”我们认为机械力在T细胞生物学的几乎每一个步骤中都起作用。”
研究人员利用基于单个红细胞的微型传感器以及一项检测T细胞释放钙离子的新技术获得了他们的研究发现。他们独立研究了抗原与100多个单个T细胞的结合，测量了与这种结合以及存在时间相关的机械力。随后将这一信息与他们观察的钙离子信号联系到一起。
研究人员发现TCRs与激动剂肽-主要组织相容性复合物(MHC)形成了逆锁结合(catch bond)，施加其他的力会让这一逆锁结合会变得更强从而启动细胞内信号。不太活跃的MHC复合物则形成了滑动结合(slip bond)，施力会让其变弱且不会启动信号。总的说来，他们发现抗原和TCR互作的信号结果取决于施力的强度、持续时间、频率和时间的选择。
朱承说：“机械力给T细胞添加了另一个层面的互作。借助机械力延长结合时间的抗原有更高的可能性触发信号。反复的结合以及结合时间的累积发挥了作用，决定发送信号通常而非单一作用，是基于多次作用的累积。”
他将T细胞活化的分力比作进入到一栋安全建筑中个人办公室所需的多个步骤。首先进入这栋建筑需要一个电子开门卡和一个私人密码，而进入到一个特定的办公室则有可能还需要一把普通的钥匙。要求识别抗原以及特定水平的机械力有可能帮助了T细胞避免在不应该的情况下激活。
朱承将结合的累积比作拳击手在战斗中所承受的拳击。短时间内出一记罕见的重拳，或一连串略弱的打击都可以击倒对方。而长时间一连串轻微的打击可能会没有效果。
研究人员已知道其他一些关于机械力影响细胞系统运作的例子。例如，血流生成的机械应力对排列于血管壁的内皮细胞起作用。机械力还是适当骨生长和愈合的必要条件。朱承说，因此机械力也在免疫系统中起作用并不令人感到惊讶。
朱承说：“我们现在更广泛地认识到物理环境和机械环境调控了机体的许多生物现象。当你向这一TCR键施力时，其中一些较快速地分离，而另一些则慢一些。这对T细胞反应造成了影响。”
下一阶段，朱承研究小组将利用这些新的实验技术探讨机械力对于T细胞发育的影响。有证据表明，细胞在不成熟阶段接触的机械力会影响它们的发育命运。
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