T-celler bruger magt til at ødelægge kræftceller

Som en del af vores immunforsvar opsøger og ødelægger cytotoksiske T-celler – eller dræber-T-celler – celler, der er inficerede eller kræftfremkaldende. Denne proces er afgørende for kroppens forsvar mod sygdomme.

Disse specialiserede immunceller er bevæbnet med lytiske granula, der indeholder to nøglekomponenter til immunangreb:perforin (proteiner, der slår huller i målcellerne) og granzymer (som får adgang via disse huller og i sidste ende dræber sygdomsfremkaldende celler).

T-celler putter sig ind til målrettede syge celler og danner en intim forbindelse mellem de to, kaldet den "cytotoksiske immunologiske synapse."

Et forskerhold ved UNSW Sydneys EMBL Australia Node i Single Molecule Science i School of Biomedical Sciences har fundet ud af, at mekaniske kræfter genereret af T-celler påvirker, hvor effektivt perforin kan slå gennem tumorcellemembraner. I et papir offentliggjort i dag i Developmental Cell , beskriver de celleinteraktionerne og integrationen af ​​kræfter både foran og bagved cellen.

Forskerne opdagede fysiske kræfter i T-celler, der driver lytiske granulat mod den immunologiske synapse, hvor deres nyttelast frigives. Disse kræfter gør det også muligt for T-celler at gribe ind i områder af cancercellemembranen, hvor membranerne fra både immun- og målceller trækkes og manipuleres.

"Det var meget spændende at opdage, at ud over dens mekaniske spænding og biokemiske konfiguration, spiller formen af ​​målcellemembranen en vigtig rolle i T-celle-medieret kræftcelledrab," sagde Dr. Daryan Kempe ved UNSW Medicine &Health, der var med til at lede forskningen.

Ved at strække og bøje membranerne af tumorceller i en bestemt retning, gjorde T-celler det lettere for perforin at slå igennem, men kun hvis membranerne blev bøjet i den rigtige retning.

Forspænding mod udad buede cellemembraner

Ved hjælp af humane melanomcellelinjer påviste forskerne, at perforin fortrinsvis perforerede udadbuede tumorcellemembraner i stedet for indadbuede. Forfatterne mener, at denne skævhed sikrer, at den dræbende nyttelast leveres til dens tilsigtede modtager, og det kan også være et andet niveau af beskyttelse for T-cellerne mod deres eget angreb.

"Efterhånden som granulerne ankommer, vil deres indhold blive tømt i denne region af membranen, der er meget stærkt buet. At der var en skævhed mellem positivt buede og negativt buede membraner var fuldstændig uventet," sagde EMBL Australia gruppeleder, lektor Maté Biro hos UNSW Medicine &Health, som var seniorforfatter og teamleder.

Måling af cellers mekaniske egenskaber

Biro sagde, at de fleste af eksperimenterne var afhængige af delikate biofysiske analyser med cancercellelinjer og T-celler isoleret fra raske bloddonorer og mus. De brugte højpræcisions mikrofluidpumper, computerstyrede mikromanipulatorer og mikropipetter, hvori trykket kunne styres uafhængigt.

"Denne teknik giver os virkelig mulighed for at skille hele den integrerede proces fra hinanden, fordi det er sådan en kontrolleret metode. En mikropipette opfanger en T-celle, og en anden opfanger en tumorcelle, og vi bringer dem i kontakt med et mikroskop."

"Vi afbilder hele den cytotoksiske proces. På samme tid, fordi vi kontrollerer og kender det nøjagtige tryk inde i hver af mikropipetterne, kan vi også måle de mekaniske egenskaber af cellerne, når de interagerer og engagerer sig i processen," sagde Biro .

Denne undersøgelse bidrager til forståelsen af ​​grundlæggende mekanismer involveret i, hvordan T-celler ødelægger sygdomsfremkaldende eller kompromitterede celler i vores kroppe. At vide, at mekaniske kræfter også er på spil, når poredannere, som perforin, slår gennem målceller, kan også hjælpe forskere med at undersøge, hvordan disse proteiner virker på molekylært niveau. + Udforsk yderligere

Immunsystemet bruger poredannende protein til at dræbe uønskede celler