对于抗击感染的细胞,扩大军队的准则

T细胞是免疫系统的特种部队,检测和杀死感染细胞。当检测到新的威胁时,细胞增加几个哨兵细胞完全排。但免疫系统如何产生适量的T细胞,T细胞的数量开始改变?

现在一个团队从普林斯顿大学提供了洞察这个问题用数学建模。研究小组发现,最重要的因素在T细胞扩展开始的传染病和细胞的亲和力的代理。疫苗的研究,这可能帮助优化策略,上周在《华尔街日报》在线发表美国国家科学院院刊》上。

普林斯顿大学的团队对这个问题产生了浓厚的兴趣在最近的一项研究由另一个团队(Quiel,等)发现,这种过渡是一个可预见的模式:如果初始T细胞的数量小,过渡很大,但如果开始的T细胞数量大,上升是小。这种关系是一个数学“幂次法则”,即T细胞的数量扩张相反的力量取决于初始T细胞的数量。

“这个发现的重要性关系是,即使免疫系统是非常复杂的,各种各样的反馈机制,你可以看到一种规律性,意义有可能是一些简单的基本机制,”霍华德·a·Ned Wingreen说之前教授生命科学、分子生物学教授Lewis-Sigler整合基因组学研究所,和该研究的资深作者。“你是否开始50或50000个细胞,管理他们的放大的过程是相同的。”

这种关系的结果是,是否有几个或多个T细胞开始,最终的数量准备对抗感染既不太大也不太小。这是有意义的生物对抗感染,但普林斯顿团队想知道发生在免疫系统使这种选择性过渡成为可能。

第一作者安德烈亚斯Mayer,副研究学者在普林斯顿的Lewis-Sigler整合基因组学研究所和团队使用数学建模探索T细胞如何应对感染发生时。

点缀的T细胞受体能够检测传染性病原体,称为抗原,在感染细胞的表面。当T细胞受体坚持这些细胞表面抗原,刺激T细胞来克隆自己是对抗军队。

在一个新的感染早期,抗原呈递细胞大量抗原在细胞表面,但这表示减弱随着时间的推移,特别是如果感染是由免疫系统成功地抵制了。

研究小组发现,这些减弱的抗原水平提供了一种简单的机制可以解释的幂律关系。

想法是T细胞放大以最大的速度,直到T细胞抗原数量的减少意味着不再能找到抗原。

“如果你从一个低数量的T细胞,开始扩大时间直到你达到的抗原水平下降,”梅尔说。“但是如果你开始更多的T细胞,然后很快你耗尽抗原。”T细胞s that cannot find antigens eventually stop dividing.

这种关系是进化Wingreen说,因为感染了,T细胞停止扩张,保持变得过度活跃的免疫系统。

团队还看着另一个方面之间的关系:T细胞和抗原呈递细胞强烈的两个是如何交互的。强烈坚持他们的模型预测细胞抗原将扩散时间:抗原的亲和力越高,最终细胞的数量越大。研究人员能够检查这个预测通过重新分析数据从另一个以前发表的研究(Zehn,等)。

“我们特别兴奋,我们的模型可以解释多个现象学法律的T细胞扩张,”梅尔说。“当我们开始时,我们不希望这样一个简单的机制来解释这么多不同的观察。”

这些关系表明课程对于疫苗的开发人员,Wingreen说。疫苗的使用抗原刺激免疫系统细胞的生产。数学模型可以帮助研究人员计算出抗原需要达到一个最佳的免疫反应。

研究”,调节T细胞抗原呈现动态扩张,”安德烈亚斯Mayer, Yaojun张助理研究学者在普林斯顿物理学理论科学中心(Alan s Perelson洛斯阿拉莫斯国家实验室,和Ned s Wingreen在线发表在3月8日,2019年,在《华尔街日报》美国国家科学院院刊》上。