最佳免疫的统计分析:对T细胞发育的新见解

当T细胞遇到抗原时，它们会增殖并产生各种类型的子细胞。慕尼黑工业大学(TUM)的一个研究小组现在驳斥了流行的假设，即这种免疫反应在很大程度上是由T细胞受体的个体结构预先决定的。相反，T细胞受体的影响只能用概率术语来描述。这种数学模型可能有助于改进未来疫苗接种策略的设计。

我们获得性免疫系统保护身体免受病毒、细菌和癌症等威胁。T细胞扮演着一个特殊的角色，每个T细胞在细胞膜上携带一个单独的受体。这种T细胞受体可以被看作是一种高度专业化的传感器。例如，它只适合一个分子，即位于病毒表面的所谓抗原。由于受体是独特的，任何两个受体识别同一抗原之间都有微小的差异。

当T细胞用它的受体识别出相应的抗原时，会发生两件事:它迅速增殖，以前的“幼稚”T细胞，它不能对抗感染因子，分化成新的细胞类型。这些可以大致分为效应或记忆细胞．效应细胞分泌介导实际免疫反应的物质，并在危险过去后消失。相比之下，记忆细胞在体内持续存在，并确保在同一病原体的新感染情况下产生非常快速的免疫反应。这种效应被用于接种疫苗。

单个细胞的不同模式

单个幼稚T细胞产生的细胞数量和类型各不相同。为什么会这样，在研究人员之间存在争议。根据一种假设，一切都取决于T细胞受体。由于它们各自的结构，一些T细胞受体更适合一种抗原，因此与它形成更强的联系。由此得出结论，这些连接强度的差异决定了T细胞及其子细胞的发育方式。

“我们能够证明，如果研究个体T细胞对感染的反应，这种解释就站不住了，”TUM医学微生物学、免疫学和卫生研究所的研究小组负责人、该研究的主要作者之一Veit Buchholz博士说。研究人员研究了具有相同T细胞的单个T细胞的发育受体暴露在相同抗原下。

“结果很明显，”布赫兹说。“假设连接的质量是决定性的，那么所有的结果都应该显示出相同的模式。相反，单个T细胞产生不同数量的不同细胞类型。”

成群的T细胞表现出有规律的行为

然而，这并不意味着T细胞的发育是完全混乱的。当他们研究原始T细胞群而不是单个细胞时，TUM的科学家观察到了预期的模式。

这些看似矛盾的结果支持了研究人员的假设。“单个T细胞的结果确实显示出很大的差异。然而，每种不同的模式都有一定的概率发生，”医学微生物研究所所长德克·布施教授说，他也是这篇论文的主要作者之一。在与Michael Floßdorf博士领导的生物数学研究小组的合作中，该团队使用这些概率创建了一个数学模型。这表明，当单细胞实验的结果结合起来时，它们与细胞组的结果相匹配。该团队在2013年对另一种类型的幼稚T细胞应用了类似的程序。

免疫的意义

如果我们已经知道支配一组T细胞发育的规律，那么问为什么有必要研究单个T细胞似乎是合理的。“T细胞对感染和肿瘤的免疫反应有时来自数量非常少的细胞，”Dirk Busch解释说。“为了预测这些反应将如何展开，了解单个T细胞的行为是很重要的。”

在实践中，布赫兹、布赫和他们的团队获得的见解可以帮助改善疫苗接种，例如，体内只有极少数的T细胞可以对疫苗接种做出反应，”Veit Buchholz说:“我们越了解保护性记忆的概率细胞在单一疫苗接种后产生，我们就能更精确地通过各种连续免疫控制这一过程。”