Indem es vertrauten Kenntnisse der Immunsystemfunktion mit einem tiefen Verständnis der statistischen Physik zusammenpaßte, ist ein quer-disziplinäres Team an der Universität von Pennsylvanien zu einem überraschenden Finden gekommen: T-Zellen verwenden eine Bewegungsstrategie, um Parasiten ausfindig zu machen, die Strategien ähnlich ist, denen Fleischfresser wie Fallhammer, Haifische und Blauflosse Thunfisch verwenden, um ihr Opfer zu jagen.
Mit diesem neuen Einblick in Immunzellebewegungsmuster, sind Wissenschaftler in der Lage, genauere Baumuster der Immunsystemfunktion zu erstellen, der kann, neue Anflüge der Reihe nach zu informieren, um Krankheiten von Krebs zu HIV/AIDS zur Arthritis zu bekämpfen.
Die Forschung bezog eine eindeutige Zusammenarbeit zwischen den Labors von Senior Hunter Christopher-Autoren, Professor und Stuhl der Pathobiology-Abteilung in Penns Schule von VeterinärMedizin und Andrea Liu, der Hepburn Professor von Physik in der Abteilung von Physik und von Astronomie mit ein. Penn-Tierarzt-Habilitationsforscher Tajie Harris und Physikstudent im aufbaustudium Edward Banigan spielten auch Führungsrollen in der Forschung.
Die Studie, die in der Zapfen Natur veröffentlicht wird, wurde in die Mäuse geleitet, die mit dem Parasit Toxoplasma gondii infiziert wurden. Dieser einzellige Krankheitserreger ist eine gemeinsame Sache der Infektion in den Menschen und in den Tieren; soviel wie hat ein Drittel der Weltbevölkerung ein schlafendes Formular dieser Infektion, die im Gehirn vorhanden ist. Jedoch in immunocompromised Einzelpersonen, wie denen mit HIV-/AIDS oder Durchmachenorgantransplantation, kann diese Infektion ernste Konsequenzen, einschließlich Gehirnentzündung und sogar Tod haben.
Frühere Arbeit hatte gezeigt, dass T-Zellen - ein Schlüsselimmunzellebaumuster - zentral sind, wenn sie die Krankheit verhindern, die durch T.-gondii verursacht wird. In der neuen Studie verwendeten die Penn-Forscher die infizierten Mäuse als natürliches Modellsystem, um zu lernen, wie die Bewegung von T-Zellen im Gehirn die Fähigkeit des Gehäuses beeinflußt, diese Infektion zu steuern.
Unter Immunitätsforschern wird es breit geglaubt, dass die Bewegung von Immunzellen im Teil geregelt wird, indem man die Proteine signalisiert, die chemokines genannt werden. Das Penn-Geführte Team zeigte, dass ein spezifisches chemokine, CXCL10 und sein Empfänger reichlich in den Gehirnen von T. gondii-infizierten Mäusen produziert wurden. Als CXCL10 blockiert wurde, hatten Mäuse weniger T-Zellen, eine größere Parasitbelastung und aktiv reproduzierende Parasiten.
Als Nächstes suchten die Forscher, die genauen Bewegungsmuster von einzelnen T-Zellen in lebendem Gewebe von T. gondii-infizierten Mäusen festzulegen. Dieses war mit Multiphoton Darstellung, eine Technik, die auf verfeinert beruht, dennoch leistungsfähiges Mikroskop möglich, das lebende Gewebe in drei Abmessungen in der Istzeit anzeigen kann. Unter Verwendung dieses Anfluges fand das Team, dass CXCL10 schien, eine Rolle in der Drehzahl zu spielen, an der T-Zellen sind zu suchen für und Infektion zu steuern.
Soweit, dass Immunitätsforscher T-zellige Bewegungsmuster überhaupt betrachtet hatten, nahmen viele an, dass sie auf eine in hohem Grade verwiesene Form umzogen, um Wirtszellen zu finden. Aber, als die Forscher die Bewegung von T-Zellen analysierten, fanden sie, dass ihre Daten nicht übereinstimmten, was erwartet würde: die T-Zellen zeigten keine Zielbewegung.
das ist, wohin die statistische Physiksachkenntnis von Liu und von Banigan hereinkam.
„Wir betrachteten eine viel komplettere Methode, diese Spuren mengenmäßig zu bestimmen und finden, dass das Standardbaumuster nicht überhaupt befestigte,“ sagte Liu. „Nachdem etwas Arbeit, die wir erreichten, ein Baumuster zu finden, das befestigte die Spuren schön.“
„Das Baumuster, das uns schließlich hinunter den rechten Pfad führte,“ sagte Banigan, „hatte eine starke Unterzeichnung von etwas, das,“ ein Baumuster wirklich interessant ist, das als ein L-vyweg bekannt ist.
Dieser „Weg,“ oder ein mathematisch gekennzeichneter Pfad, neigt, viele kurzen „Schritte“ und gelegentliche lange „Bodenläufe zu haben.“ Das Baumuster war nicht mit den Daten, jedoch völlig in Einklang.
„Eher, musste Ich Varianten auf dem L-vywegbaumuster betrachten,“ sagte Banigan, weil die Forscher auch beobachteten, dass die T-Zellen zwischen Schritten und Bodenläufen pausierten. Wie die Bewegungen der Zellen, waren die Pausen normalerweise aber gelegentlich lang kurz.
Hunter verglich das Baumuster zu einer Strategie, die eine Person möglicherweise einsetzte, um verlegte Tasten im Haus zu finden.
„Wann Sie Ihre Tasten, wie verlieren Sie gehen, nach ihnen ungefähr zu suchen? Sie schauen in einem Platz für eine Weile, dann ziehen auf einen anderen Platz um und schauen dort,“ er sagte.
Führt zu „Was das, eine viel mehr effiziente Art des Findens von Sachen ist,“ sagte Liu.