Science揭示人體免疫新細節：殺傷性T細胞的蛋白質“炸彈”_風聞

免疫細胞是組成免疫系統的基本單位，也是體現免疫力強弱的金標準。

當人體遇到外敵入侵時，先天性免疫細胞首當其衝，它們會迅速作出殺敵反應。如果出師不利，作為人體免疫最後一道防線的細胞毒性T淋巴細胞（殺傷性T細胞，CTL）會被召集，它們憑藉多種生物學功能去殺死感染的細胞和癌細胞。這一過程已被我們所熟知。

正在攻擊癌細胞的殺傷性T細胞

近日，發表在《Science》上的一項新研究中，來自英國牛津大學和法國圖盧茲大學的研究團隊為我們揭示出殺傷性T細胞攻擊“外敵”時的更多新細節：它們會利用裝載致命化學物質的蛋白質“炸彈”轟炸靶細胞。

美國明尼蘇達大學醫學院的免疫學家David Masopust評論道：“這項研究無疑是一個重要的進步，使我們進一步瞭解這些免疫正規軍是如何清除危險細胞的。”

為了殺死較大的癌細胞，兩個較小的殺傷性T細胞釋放出蛋白質“炸彈”。圖片來源：Science

已知殺傷性T細胞最重要的武器之一是穿孔素，它是一種刺穿靶細胞外膜的蛋白質。T細胞釋放的顆粒酶隨後會誘導細胞凋亡，或直接殺死靶細胞。但殺傷性T細胞是僅釋放出顆粒酶和穿孔素，還是依靠特殊結構將殺傷性分子轉運至靶細胞，研究人員尚不清楚。

為此，牛津大學的免疫學家Michael Dustin及其團隊追蹤了殺傷性T細胞攻擊時釋放出的分子。

研究結果表明，T細胞將這些分子裝載到被該團隊稱為“超分子攻擊粒子（SMAP）”的容器中。通過分析這些“炸彈”內的載荷，科學家們發現SMAP內不僅包含穿孔素和顆粒酶，還包含280多種其他蛋白質。

為了更仔細地觀察SMAP的結構，研究人員使用了隨機光學重建顯微技術，該技術可以精確描述單個分子。T細胞釋放出被包裹在脂質中的多種類型的小顆粒，但SMAP具有一層蛋白外殼，並在其核心攜帶顆粒酶和穿孔素。

圖片來源：Science

研究人員總結説，殺傷性T細胞不僅僅是釋放出穿孔素和顆粒酶，還利用一個複雜的容器來運送它們。

為了模擬殺傷性T細胞與其靶細胞之間的相互作用，Dustin和他的團隊將T細胞置於一層類似於包圍細胞膜的雙層脂質上。SMAP迅速出現在細胞膜上，這表明T細胞在吸附後開始釋放SMAP。

圖片來源：Science

當研究人員將殺傷性T細胞從膜表面清除時，一些SMAP仍然留在上面。研究團隊報告稱，SMAP就像分子地雷一樣，它們可以在長達1天內殺死細胞。

圖片來源：Science

Dustin説，早在上個世紀80年代的研究可能就已經發現了SMAP的存在，但直到最近，研究人員還沒有用成像技術來探測其結構。

加拿大卡爾加里大學的免疫學家Christopher Mody説：“這篇論文值得稱讚，因為它提出了一種新的範式，説明穿孔素和顆粒酶是如何在靶細胞膜上聚合的。”但是，他提醒説，作者們尚未證明殺傷性T細胞是先產生SMAP然後將其釋放，還是先釋放組分然後在靶細胞處組裝成SMAP。

Dustin説，SMAP的複雜成分表明它們可能還具有其他功能。例如，SMAP顆粒包含吸引免疫細胞並操縱其行為的分子，這暗示着傳遞信息也可能是它們的作用之一。

Dustin説：“我們知道SMAP對T細胞的殺傷性很重要，但我們懷疑它的作用遠不止於此。”

參考文獻：

Supramolecular attack particles are autonomous killing entities released from cytotoxic T cells

DOI: 10.1126/science.aay9207