T细胞使用力量摧毁癌细胞

作为我们免疫防御的一部分，细胞毒性 T 细胞(或杀伤性 T 细胞)寻找并破坏被感染或癌变的细胞。这个过程对于身体防御疾病至关重要。

这些特化的免疫细胞配备溶解颗粒，其中包含免疫攻击的两个关键成分：穿孔素(在靶细胞上打孔的蛋白质)和颗粒酶(通过这些孔进入并最终杀死致病细胞)。

T 细胞依偎在目标病变细胞上，并在两者之间形成紧密的连接，称为“细胞毒性免疫突触”。

新南威尔士大学悉尼分校生物医学学院 EMBL 澳大利亚单分子科学节点的一个研究小组发现， T 细胞产生的机械力会影响穿孔素穿透肿瘤细胞膜的效率。在今天发表在Developmental Cell上的一篇论文中，他们描述了细胞相互作用以及细胞前后力量的整合。

研究人员检测到 T 细胞内的物理力将裂解颗粒推向免疫突触，在那里释放有效载荷。这些力还使 T 细胞能够抓住癌细胞膜的区域，在这些区域中，免疫细胞和靶细胞的膜都被拉动和操纵。

“发现除了其机械张力和生化结构外，靶细胞膜的形状在 T 细胞介导的癌细胞杀伤中起着重要作用，这令人非常兴奋，”新南威尔士大学医学与健康中心的 Daryan Kempe 博士说，他共同领导了这项研究。

通过沿特定方向拉伸和弯曲肿瘤细胞的膜，T 细胞使穿孔素更容易穿透，但前提是膜以正确的方向弯曲。

偏向向外弯曲的细胞膜

使用人类黑色素瘤细胞系，研究人员证明穿孔素优先穿孔向外弯曲的肿瘤细胞膜，而不是向内弯曲的细胞膜。作者认为，这种偏见确保了杀手级有效载荷被传递给其预期的接受者，也可能是对 T 细胞免受自身攻击的另一种保护。

“当颗粒到达时，它们的内容物将在膜的这个高度弯曲的区域被清空。正弯曲和负弯曲膜之间存在偏差是完全出乎意料的，”EMBL 澳大利亚小组负责人、副教授 Maté Biro 说UNSW Medicine & Health 的资深作者和团队负责人。

测量细胞的机械性能

Biro 说，大多数实验都依赖于对癌细胞系和从健康献血者和小鼠体内分离的 T 细胞进行精细的生物物理分析。他们使用高精度微流体泵、计算机控制的显微操纵器和微量移液器，其中的压力可以独立控制。

“这项技术确实让我们能够梳理整个集成过程，因为它是一种受控方法。一个微量移液器拾取一个 T 细胞，另一个拾取一个肿瘤细胞，然后我们将它们在显微镜下接触。”

“我们对整个细胞毒性过程进行成像。同时，因为我们控制并知道每个微量移液管内的确切压力，我们还可以测量细胞在相互作用和参与该过程时的机械特性，”Biro 说.

这项研究增加了对 T 细胞如何破坏我们体内致病或受损细胞的基本机制的理解。当成孔剂(如穿孔素)穿透靶细胞时，知道机械力也在起作用，这也可以帮助研究人员研究这些蛋白质在分子水平上的作用。

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