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用于研究T细胞活化过程中微小牵引力的新型显微方法

人体中不断发生高度复杂的过程,以控制病原体:免疫系统的T细胞正忙于寻找抗原-可疑分子正好适合T细胞的某些受体,如钥匙。这会激活T细胞,并激活免疫系统的防御机制。

该过程如何在分子水平上发生还不是很清楚。但是,现在很清楚的是,不仅化学作用在抗原与T细胞的对接中也起作用。微观机械效应也很重要。细胞表面上的亚微米结构的作用类似于微观拉伸弹簧。结果产生的微小力可能对于识别抗原非常重要。在维也纳工业大学,现在已经可以使用高度发达的显微镜方法直接观察这些力。

维也纳TU,柏林洪堡大学,苏黎世联邦理工学院和维也纳MedUni之间的合作使这成为可能。该结果现已发表在科学期刊“ Nano Letters ”上。

闻起来和感觉

就物理学而言,我们的人体感觉器官以完全不同的方式工作。我们可以闻到气味,即以化学方式检测物质,我们可以触摸到物体,即根​​据物体对我们的机械阻力对其进行分类。它与T细胞类似:它们可以识别某些分子的特定结构,但是它们也可以以机械方式“感受”抗原。

维也纳工业大学应用物理研究所生物物理学工作组负责人格哈德·舒茨(GerhardSchütz)教授说:“ T细胞具有所谓的微绒毛,它是看起来像小毛发的微小结构。” 如实验所示,当这些微绒毛与物体接触时,会产生显着效果:微绒毛可以包围物体,就像弯曲的手指握住铅笔一样。然后它们甚至可以扩大,使得手指状的突起最终变成细长的圆柱体,该圆柱体在对象上方翻转。

GerhardSchütz说:“在此过程中发生的力很小,不到一个纳牛顿。” 一毫微牛顿大致对应于直径为二十分之一毫米的水滴所施加的重力。

水凝胶中的力测量

测量如此小的力量是一个挑战。GerhardSchütz解释说:“我们成功地将细胞与微小的测试珠一起放置在专门开发的凝胶中。这些珠在其表面上带有与T细胞发生反应的分子。” “如果我们知道我们的凝胶对微珠施加的阻力,并精确测量微珠在T细胞附近移动的距离,我们就可以计算在T细胞和微珠之间作用的力。”

这些微小的力和微绒毛的行为可能对识别分子并因此触发免疫反应很重要。

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