朱承教授Cell發表免疫學重要發現

　　T細胞是人體的衛兵，巡邏于身體的每個角落搜查如細菌和病毒等外源威脅。T細胞上的一些受體分子通過識別特定的抗原來鑒別入侵物，幫助T細胞將它們與自身細胞區分開來。當T細胞感知到一種威脅時，它們會向免疫系統的其他部件發送信號以對抗入侵物。

　　這些T細胞利用了一種復雜的過程來識別外源病原體及病變細胞。在發表于《細胞》(Cell)雜志上的一篇新論文中，研究人員重新認識了這一過程，描述了T細胞受體(TCR)是如何利用機械接觸來判斷它們遭遇的細胞是否構成威脅的。

　　“這是第一項系統研究揭示了機械力是如何影響T細胞識別的，它表明機械力在T細胞功能中起重要作用，”佐治亞理工/埃默里大學的朱承(Cheng Zhu)教授說：”我們認為機械力在T細胞生物學的幾乎每一個步驟中都起作用。”

　　研究人員利用基于單個紅細胞的微型傳感器以及一項檢測T細胞釋放鈣離子的新技術獲得了他們的研究發現。他們獨立研究了抗原與100多個單個T細胞的結合，測量了與這種結合以及存在時間相關的機械力。隨后將這一信息與他們觀察的鈣離子信號聯系到一起。

　　研究人員發現TCRs與激動劑肽-主要組織相容性復合物(MHC)形成了逆鎖結合(catch bond)，施加其他的力會讓這一逆鎖結合會變得更強從而啟動細胞內信號。不太活躍的MHC復合物則形成了滑動結合(slip bond)，施力會讓其變弱且不會啟動信號。總的說來，他們發現抗原和TCR互作的信號結果取決于施力的強度、持續時間、頻率和時間的選擇。

　　朱承說：“機械力給T細胞添加了另一個層面的互作。借助機械力延長結合時間的抗原有更高的可能性觸發信號。反復的結合以及結合時間的累積發揮了作用，決定發送信號通常而非單一作用，是基于多次作用的累積。”

　　他將T細胞活化的分力比作進入到一棟安全建筑中個人辦公室所需的多個步驟。首先進入這棟建筑需要一個電子開門卡和一個私人密碼，而進入到一個特定的辦公室則有可能還需要一把普通的鑰匙。要求識別抗原以及特定水平的機械力有可能幫助了T細胞避免在不應該的情況下激活。

　　朱承將結合的累積比作拳擊手在戰斗中所承受的拳擊。短時間內出一記罕見的重拳，或一連串略弱的打擊都可以擊倒對方。而長時間一連串輕微的打擊可能會沒有效果。

　　研究人員已知道其他一些關于機械力影響細胞系統運作的例子。例如，血流生成的機械應力對排列于血管壁的內皮細胞起作用。機械力還是適當骨生長和愈合的必要條件。朱承說，因此機械力也在免疫系統中起作用并不令人感到驚訝。

　　朱承說：“我們現在更廣泛地認識到物理環境和機械環境調控了機體的許多生物現象。當你向這一TCR鍵施力時，其中一些較快速地分離，而另一些則慢一些。這對T細胞反應造成了影響。”

　　下一階段，朱承研究小組將利用這些新的實驗技術探討機械力對于T細胞發育的影響。有證據表明，細胞在不成熟階段接觸的機械力會影響它們的發育命運。