Nature子刊揭秘：T細胞如何「快速反應」？

T細胞是免疫系統的重要組成部分，在其表面有高度敏感的受體，可以檢測病原體。這些受體分布在T細胞表面的確切方式還沒有完全被解析。現在，一項新研究揭示，T細胞實際上是被設定程序為儘可能快地做出反應，因此它們的受體是隨機排列的。

這一研究以「TCRs are randomly distributed on the plasma membrane of resting antigen-experienced T cells」為題發表在《Nature Immunology》期刊，由來自於維也納醫科大學（MUW）和生物物理學的馬克斯普朗克研究所（MPI）的科學家們合作完成。這些新發現不僅有助於更好地了解免疫反應，而且在開發新的醫學治療方法方面也非常關鍵。

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大海撈針

「T細胞是一種高度專一的分子探測器，」TU Wien應用物理研究所生物物理學研究小組的負責人Prof. Gerhard Schütz教授解釋說。「每個T細胞只對一個非常特定的分子反應，所以我們體內需要許多不同的T細胞。」每個T細胞表面攜帶著成千上萬個相同受體的副本。

為了發生免疫反應，T細胞需要一個重要的夥伴——即抗原呈遞細胞。在特殊載體蛋白的幫助下抗原呈遞細胞表明呈現出許多分子。這些分子中有一些來自內源性結構，是無害的，但有害入侵者的特徵抗原也會被抗原呈遞細胞傳遞。

如果T細胞與這些抗原呈遞細胞其中之一接觸，那麼就像大海撈針。如果T細胞被編程為精確類型的分子，會發生什麼呢？發現在抗原呈遞細胞表面有成千上萬的分子么？「想像一下，T細胞表面有無數個相同的鑰匙，現在必須快速找到它是否打開在抗原呈遞細胞上的數十萬個鎖。」Gerhard Schütz解釋道。

(從左至右)Mario Brameshuber, Benedikt Rossboth, Florian Baumgart and Gerhard Schütz.Credit: TU Wien

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速度計算

有爭議的是，人們已經討論了T細胞如何對少量非常特定的抗原做出如此極端敏感的反應。一種被廣泛接受的理論是，T細胞表面上有更多的受體聚集在一起，而這些受體結合在一起，就能更精確地與特定抗原對接。藉助於高性能顯微鏡技術的進步，科學家們已經可以觀察到T細胞表面不規則的結構。

但這個結論有點為時過早。「我們非常仔細地研究了T細胞，並把所有努力都集中在改進顯微鏡方法上，」Gerhard Schütz說。「之前被認為是幾個受體的集群可能不過是一個人工製品；實際上，很容易對相同的受體分子進行多次成像。」

TU Wien的研究提出了另一種理論：這些受體很可能是隨機分布在T細胞上的。這也解釋了為什麼免疫反應如此迅速。不管抗原呈遞細胞如何與T細胞接觸，T細胞總是有一個「鑰匙」，適合該位置的「鎖」。如果正確，那麼這兩個細胞在進入正確的位置時不會消耗時間，相反，免疫反應可以立即被觸發。

「有了這個，我們用最現代化的顯微鏡方法儘可能攻克外部界限，」Gerhard Schütz說。「對免疫學來說，這是一個激動人心的時刻。我們希望更好地了解T細胞的表面，從而為了解識別病原體的第一步做出貢獻。今後我們將嘗試和合作夥伴一起將這些研究結果應用於免疫療法領域。」

責編：浮蘇

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參考資料：1）The immune system: T cells are built for speed

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