新研究揭示T細胞抵抗感染的新機制

T細胞就能夠檢測和殺死受感染的細胞。當檢測到新的威脅時，細胞會發生增殖，從幾個哨兵細胞升級到一個完整的排。但是，當T細胞的起始群體數量變化時，免疫系統如何產生適量的T細胞？

如今，普林斯頓的一個團隊使用數學建模提供了對這個問題的見解。研究小組發現，T細胞如何擴張的最重要因素是感染因子的起始量和細胞對該藥物的親和力。該研究有助于優化疫苗策略，該研究于上周在線發表在《PNAS》雜志上。

此前研究表明，如果T細胞的初始數量很小，那么增長幅度很大，但如果T細胞的起始數量很大，則上升幅度很小。該關系遵循數學“冪律”，其表明T細胞擴增的量與T細胞的初始數量的冪相反。

這種關系的結果是，無論是否開始使用的T細胞很少或很多，準備抵抗感染的最終數量既不太大也不太小。這對于抵抗感染的有機體是有意義的，但是普林斯頓小組想知道免疫系統中發生了什么，以使這種選擇性提升成為可能。

在新感染的早期，抗原呈遞細胞在其表面顯示出大量抗原，但隨著時間的推移，這種表現逐漸減弱，特別是如果免疫系統成功地進行了感染。

研究小組發現，這些抗原水平的降低提供了一種簡單的機制，可以解釋冪律關系。這個想法是T細胞以其**速率擴增，直到抗原數量減少意味著T細胞不再能夠找到抗原。

“如果你開始使用較少數量的T細胞，你可以進行更長時間的擴增，直到達到降低的抗原水平，”Mayer說。 “但如果你開始使用更多的T細胞，那么相對較快的抗原就會耗盡。”無法找到抗原的T細胞最終會停止分裂。

Wingreen說，這種關系具有進化意義，因為當感染消失時，T細胞就會停止擴張，從而使免疫系統變得過度活躍。

研究小組還研究了T細胞和抗原呈遞細胞之間關系的另一個方面：兩者相互作用的強度。他們的模型預測強烈粘附于抗原的細胞會增殖更長時間：對抗原的親和力越高，最終細胞數量越大。研究人員能夠通過重新分析另一項先前發表的研究的數據來檢查這一預測。

Wingreen說，這些關系為疫苗開發人員提供了經驗教訓。疫苗涉及使用抗原刺激免疫系統細胞的產生。數學模型可以幫助研究人員確定需要多少抗原來實現**免疫反應。