T細(xì)胞就像免疫系統(tǒng)的特殊力量一樣，可以檢測并殺死感染的細(xì)胞。當(dāng)檢測到新的威脅時(shí)，牢房從只有幾個(gè)崗哨牢房上升到整個(gè)排。但是，當(dāng)起始的T細(xì)胞數(shù)量發(fā)生變化時(shí)，免疫系統(tǒng)如何才能產(chǎn)生正確數(shù)量的T細(xì)胞?
現(xiàn)在，普林斯頓大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已使用數(shù)學(xué)建模對此問題提供了見解。研究小組發(fā)現(xiàn)，T細(xì)胞如何擴(kuò)展的重要因素是感染因子的起始量和細(xì)胞對該因子的親和力。這項(xiàng)研究可以幫助優(yōu)化疫苗策略，上周發(fā)表在《美國國家*院刊》上。
另一個(gè)團(tuán)隊(duì)近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，這種增加遵循可預(yù)測的模式之后，普林斯頓大學(xué)的團(tuán)隊(duì)對此問題產(chǎn)生了興趣：如果初的T細(xì)胞數(shù)量少，則增加很大，但是如果開始的T細(xì)胞數(shù)量大很大，加速很小。這種關(guān)系遵循數(shù)學(xué)上的“冪定律”，該定律指出，T細(xì)胞膨脹的量與T細(xì)胞初始數(shù)量的冪成反比。
內(nèi)德說：“這種觀察到的關(guān)系的意義在于，即使免疫系統(tǒng)非常復(fù)雜并且具有各種各樣的反饋機(jī)制，您也會看到一種規(guī)律性，這意味著工作中可能存在某種簡單的潛在機(jī)制。” Wingreen是Howard A.生命科學(xué)的前任教授，分子生物學(xué)教授以及Lewis-Sigler整合基因組學(xué)研究所的教授，也是該研究的*作者。“無論是從50個(gè)細(xì)胞還是50,000個(gè)細(xì)胞開始，控制其擴(kuò)增的過程都是相同的。”
這種關(guān)系的結(jié)果是，無論是開始的T細(xì)胞是很少還是很多，準(zhǔn)備抵抗感染的終數(shù)量既不會太大也不會太小。這對于抵抗感染的生物很有意義，但是普林斯頓大學(xué)的研究小組想知道免疫系統(tǒng)中正在發(fā)生什么，以使這種選擇性增強(qiáng)成為可能。
普林斯頓大學(xué)劉易斯-西格勒綜合基因組學(xué)研究所的副研究員安德烈亞斯·梅耶爾(Andreas Mayer)是第1作者，研究小組使用數(shù)學(xué)模型探索了T細(xì)胞在感染發(fā)生時(shí)如何反應(yīng)。
T細(xì)胞上點(diǎn)綴著能夠檢測被感染細(xì)胞表面上的一些感染因子(稱為抗原)的受體。當(dāng)T細(xì)胞受體黏附在這些細(xì)胞表面的抗原上時(shí)，就會刺激T細(xì)胞克隆自身，從而組成一支抗感染部dui。
在新感染的早期，抗原呈遞細(xì)胞在其表面上會顯示許多抗原，但是這種呈遞會隨著時(shí)間的流逝而減弱，尤其是在免疫系統(tǒng)成功抵抗了感染的情況下。
研究小組發(fā)現(xiàn)抗原的這些遞減水平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)胞以大速率擴(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。
梅耶說：“如果從少量的T細(xì)胞開始，那么您將需要更長的擴(kuò)展時(shí)間，直到達(dá)到降低的抗原水平為止。”“但是，如果從大量的T細(xì)胞開始，那么很快就會耗盡抗原。”找不到抗原的T細(xì)胞終會停止分裂。
溫格林說，這種關(guān)系具有進(jìn)化意義，因?yàn)楫?dāng)感染消失后，T細(xì)胞就會停止擴(kuò)張，從而阻止免疫系統(tǒng)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，牢固粘附于抗原的細(xì)胞將增殖更長的時(shí)間：對抗原的親和力越高，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)表的研究數(shù)據(jù)來檢驗(yàn)這一預(yù)測。
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