Door een vertrouwelijke kennis van immuunsysteemfunctie in paren te rangschikken met een diep inzicht in statistische fysica, is een dwars-disciplinair team bij de Universiteit van Pennsylvania bij het verrassen vindend aangekomen: T de cellen gebruiken een bewegingsstrategie om parasieten op te sporen die aan strategieën die roofdieren zoals apen, haaien en blue-fin tonijngebruik gelijkaardig is om hun prooi te jagen.
Met dit nieuwe inzicht in de patronen van de immuun-celbeweging, zullen de wetenschappers nauwkeurigere modellen van immuunsysteemfunctie kunnen tot stand brengen, die, beurtelings, nieuwe benaderingen van gevechtsziekten van kanker aan HIV/AIDS aan artritis kunnen informeren.
Het onderzoek impliceerde een unieke samenwerking tussen de laboratoria van hogere auteurs Christopher Hunter, professor en stoel van de Afdeling Pathobiology in de School van Penn van Veterinaire Geneeskunde, en Andrea Liu, de Professor Hepburn van Fysica in het Ministerie van Fysica en Astronomie. Speelden de post-doctorale onderzoeker Tajie Harris van de Dierenarts van Penn en de fysica gediplomeerde student Edward Banigan ook hoofdrollen in het onderzoek.
De studie, die in de dagboekAard zal worden gepubliceerd, werd uitgevoerd in muizen besmet met gondii van het parasietToxoplasma. Deze enig-cellige ziekteverwekker is een gemeenschappelijke oorzaak van besmetting in mensen en dieren; zo veel zoals een derde van de bevolking van de wereld een sluimerende vorm van deze besmetting huidig in de hersenen heeft. Nochtans, in immunocompromised individuen, zoals die met HIV/AIDS of ondergaand orgaanoverplanting, kan deze besmetting ernstige gevolgen, met inbegrip van hersenenontsteking en zelfs dood hebben.
Het Vroegere werk had aangetoond dat de cellen van T - een zeer belangrijk immuun-celtype - in het verhinderen van ziekte die door gondii van T. wordt veroorzaakt van centraal belang zijn. In de nieuwe studie, gebruikten de onderzoekers Penn de besmette muizen als natuurlijk modelsysteem om te leren hoe de beweging van de cellen van T in de hersenen de bevoegdheid van het lichaam beïnvloedt om deze besmetting te controleren.
Onder immunologen, gelooft men wijd dat de beweging van immune cellen voor een deel door signalerende proteïnen genoemd chemokines wordt geregeerd. Het penn-Geleide team toonde aan dat een specifieke chemokine, CXCL10, en zijn receptor overvloedig in de hersenen van T. gondii-besmette muizen werden geproduceerd. Toen CXCL10 werd geblokkeerd, hadden de muizen minder cellen van T, een grotere parasietlast en actief het reproduceren van parasieten.
Daarna wilden de onderzoekers de nauwkeurige bewegingspatronen van de individuele cellen van T in het leven weefsel van T. gondii-besmette muizen aanwijzen. Dit was mogelijk met multi-photon weergave, een techniek die zich op een geraffineerde nog krachtige microscoop baseert die het leven weefsels in drie afmetingen in echt kan tonen - tijd. Gebruikend deze benadering, vond het team dat CXCL10 scheen om een rol in de snelheid te spelen waarkunnen zoeken bij de cellen van T naar en controlebesmetting.
Zodanig dat de immunologen T-cell bewegingspatronen bij allen hadden overwogen, veronderstelden velen dat zij zich op een hoogst geleide manier bewogen om besmette cellen te vinden. Maar toen de onderzoekers de beweging van de cellen van T analyseerden, vonden zij hun gegevens aanpasten wat niet worden verwacht: de cellen van T toonden geen geleide motie.
dat is waar de statistische fysicadeskundigheid van Liu en Banigan binnen kwam.
"Wij bekeken een volledigere manier om deze sporen te kwantificeren en te vinden dat het standaardmodel helemaal niet paste," bovengenoemde Liu. "Na wat werk dat wij erin om zijn geslaagd om een model te vinden dat prachtig paste de sporen."
Het "model dat ons definitief onderaan de juiste weg leidde," bovengenoemde Banigan, "had een sterke ondertekening van werkelijk iets die," een model interesseren dat als een gang L -l-vy wordt bekend.
Deze "gang," of een mathematisch gekenmerkte weg, neigen om vele korte "stappen" en occasionele lange "looppas te hebben." Het model was niet volledig verenigbaar met de gegevens, nochtans.
"Eerder, moest Ik variaties op het L -l-vy gangmodel bekijken," bovengenoemde Banigan, omdat de onderzoekers opmerkten ook dat de cellen van T tussen stappen en looppas pauzeerden. Als de bewegingen van de cellen, waren de pauzes gewoonlijk kort maar nu en dan lang.
De Jager vergeleek het model met een strategie een persoon zou kunnen aanwenden om misplaatste sleutels in het huis te vinden.
"Wanneer u verliezen uw sleutels, hoe u over het zoeken van hen gaat? U kijkt in één plaats voor een tijdje, dan beweging aan een andere plaats en kijkt daar," hij zei.
"Wat dat leidt tot is een efficiëntere manier om dingen te vinden," bovengenoemde Liu.