Accoppiando una conoscenza approfondita della funzione di sistema immunitario con una comprensione profonda di fisica statistica, un gruppo inter-disciplinare all'Università Della Pennsylvania è arrivato ad un'individuazione sorprendente: Le celle di T usano una strategia del movimento per rintracciare i parassiti che è simile alle strategie che i predatori quali le scimmie, gli squali e lo sgombro di tonno rosso usano per cercare la loro preda.
Con questa nuova visione dei reticoli del movimento della immune-cella, gli scienziati potranno creare i modelli più accurati della funzione di sistema immunitario, che può, a loro volta, per informare gli approcci novelli alle malattie di combattimento da cancro al HIV/AIDS all'artrite.
La ricerca ha compreso una collaborazione unica fra i laboratori del Cacciatore di Christopher autori dell'anziano, il professor e presidenza del Dipartimento di Pathobiology a Scuola di Penn di Medicina Veterinaria Ed Andrea Liu, il Professor di Hepburn di Fisica nel Dipartimento di Fisica e di Astronomia. Il ricercatore postdottorale Tajie Harris del Veterinario di Penn ed il dottorando Edward Banigan di fisica egualmente hanno svolto i ruoli di primo piano nella ricerca.
Gli studi, che saranno pubblicati nella Natura del giornale, sono stati intrapresi in mouse infettati con il gondii del Toxoplasma del parassita. Questo agente patogeno unicellulare è una causa comune dell'infezione in esseri umani ed in animali; tanto come terzo della popolazione del mondo ha un modulo dormiente di questa infezione presente nel cervello. Tuttavia, in persone immunocompromised, come quelle con il HIV/AIDS o subire il trapianto dell'organo, questa infezione può avere conseguenze gravi, compreso infiammazione del cervello e perfino la morte.
Il lavoro Più In Anticipo aveva indicato che le celle di T - un tipo chiave della immune-cella - sono centrali nell'impedire la malattia causata dal gondii del T. Nel nuovo studio, i ricercatori di Penn hanno utilizzato i mouse infettati come sistema-modello naturale per imparare come il movimento delle celle di T nel cervello pregiudica la capacità dell'organismo di gestire questa infezione.
Fra gli immunologi, ampiamente è creduto che il movimento delle celle immuni sia governato in parte segnalando le proteine chiamate chemokines. Dal il gruppo Guidato Penn ha dimostrato che un chemokine specifico, CXCL10 ed il suo ricevitore abbondantemente sono stati prodotti nei cervelli dei mouse gondii-infettati T. Quando CXCL10 è stato bloccato, i mouse hanno avuti meno celle di T, un maggior carico del parassita e parassiti attivamente di riproduzione.
Dopo i ricercatori hanno cercato di segnare i reticoli con esattezza esatti del movimento di diverse celle di T in tessuto vivente dai mouse gondii-infettati T. Ciò era possibile con la rappresentazione del multi-fotone, una tecnica che conta su un raffinato su eppure microscopio potente che può video i tessuti viventi in tre dimensioni in tempo reale. Facendo Uso di questo approccio, il gruppo ha trovato che CXCL10 è sembrato svolgere un ruolo nella velocità a cui le celle di T possono cercare per e gestire l'infezione.
Anche se gli immunologi avevano considerato i reticoli A Cellula T del movimento affatto, molti hanno supposto che si sono mosse ad un modo altamente diretto per trovare le celle infettate. Ma quando i ricercatori hanno analizzato il movimento delle celle di T, hanno trovato che i loro dati non hanno abbinato che cosa sarebbe stato preveduto: le celle di T non hanno mostrato moto diretto.
quello è dove la competenza statistica di fisica di Liu e di Banigan è entrato.
“Abbiamo esaminato un modo molto più completo quantificare queste piste e trovare che il modello standard non si è adattato affatto,„ Liu ha detto. “Dopo Che un certo lavoro che siamo riuscito a trovare un modello che misura le piste meravigliosamente.„
“Il modello che definitivo piombo noi giù il percorso giusto,„ Banigan ha detto, “ha avuto una forte impronta di qualcosa realmente interessante,„ un modello conosciuto come una passeggiata di L-vy.
Questa “passeggiata,„ o un percorso matematicamente caratterizzato, tende ad avere molti brevi “punti„ e “esecuzioni lunghe occasionale.„ Il modello non era completamente coerente con i dati, tuttavia.
“Piuttosto, ho dovuto esaminare le variazioni sul modello della passeggiata di L-vy,„ Banigan ha detto, perché i ricercatori egualmente hanno osservato che le celle di T hanno fatto una pausa fra i punti e le esecuzioni. Come i movimenti delle celle, le pause erano solitamente occasionalmente lungamente brevi ma.
Il Cacciatore ha paragonato il modello ad una strategia una persona potrebbe impiegare per trovare che riposto male digita la casa.
“Quando voi perdete i vostri tasti, che come andate circa cercarli? Guardate in un posto per un po', quindi vi muovete verso un altro posto e guardate là,„ ha detto.
“A Cui quello piombo è un molto più modo efficace di individuazione delle cose,„ Liu ha detto.