新研究揭示T細(xì)胞抵抗感染的新機(jī)制

T細(xì)胞就能夠檢測和殺死受感染的細(xì)胞。當(dāng)檢測到新的威脅時(shí)，細(xì)胞會發(fā)生增殖，從幾個(gè)哨兵細(xì)胞升級到一個(gè)完整的排。但是，當(dāng)T細(xì)胞的起始群體數(shù)量變化時(shí)，免疫系統(tǒng)如何產(chǎn)生適量的T細(xì)胞？

如今，普林斯頓的一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用數(shù)學(xué)建模提供了對這個(gè)問題的見解。研究小組發(fā)現(xiàn)，T細(xì)胞如何擴(kuò)張的最重要因素是感染因子的起始量和細(xì)胞對該藥物的親和力。該研究有助于優(yōu)化疫苗策略，該研究于上周在線發(fā)表在《PNAS》雜志上。

此前研究表明，如果T細(xì)胞的初始數(shù)量很小，那么增長幅度很大，但如果T細(xì)胞的起始數(shù)量很大，則上升幅度很小。該關(guān)系遵循數(shù)學(xué)“冪律”，其表明T細(xì)胞擴(kuò)增的量與T細(xì)胞的初始數(shù)量的冪相反。

這種關(guān)系的結(jié)果是，無論是否開始使用的T細(xì)胞很少或很多，準(zhǔn)備抵抗感染的最終數(shù)量既不太大也不太小。這對于抵抗感染的有機(jī)體是有意義的，但是普林斯頓小組想知道免疫系統(tǒng)中發(fā)生了什么，以使這種選擇性提升成為可能。

在新感染的早期，抗原呈遞細(xì)胞在其表面顯示出大量抗原，但隨著時(shí)間的推移，這種表現(xiàn)逐漸減弱，特別是如果免疫系統(tǒng)成功地進(jìn)行了感染。

研究小組發(fā)現(xiàn)，這些抗原水平的降低提供了一種簡單的機(jī)制，可以解釋冪律關(guān)系。這個(gè)想法是T細(xì)胞以其**速率擴(kuò)增，直到抗原數(shù)量減少意味著T細(xì)胞不再能夠找到抗原。

“如果你開始使用較少數(shù)量的T細(xì)胞，你可以進(jìn)行更長時(shí)間的擴(kuò)增，直到達(dá)到降低的抗原水平，”Mayer說。 “但如果你開始使用更多的T細(xì)胞，那么相對較快的抗原就會耗盡。”無法找到抗原的T細(xì)胞最終會停止分裂。

Wingreen說，這種關(guān)系具有進(jìn)化意義，因?yàn)楫?dāng)感染消失時(shí)，T細(xì)胞就會停止擴(kuò)張，從而使免疫系統(tǒng)變得過度活躍。

研究小組還研究了T細(xì)胞和抗原呈遞細(xì)胞之間關(guān)系的另一個(gè)方面：兩者相互作用的強(qiáng)度。他們的模型預(yù)測強(qiáng)烈粘附于抗原的細(xì)胞會增殖更長時(shí)間：對抗原的親和力越高，最終細(xì)胞數(shù)量越大。研究人員能夠通過重新分析另一項(xiàng)先前發(fā)表的研究的數(shù)據(jù)來檢查這一預(yù)測。

Wingreen說，這些關(guān)系為疫苗開發(fā)人員提供了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。疫苗涉及使用抗原刺激免疫系統(tǒng)細(xì)胞的產(chǎn)生。數(shù)學(xué)模型可以幫助研究人員確定需要多少抗原來實(shí)現(xiàn)**免疫反應(yīng)。