統計的な物理学の深い理解と免疫があシステム機能の親密な知識を組み合わせることによって、ペンシルバニア大学の交差懲戒的なチームは意外な見つけることで着きました: T 細胞は寄生虫を見つけ出すのに彼らの犠牲をハンチングを起すのに猿、鮫およびほんまぐろのような捕食者が使用する作戦に類似している動きの作戦を使用します。
かもしれない免疫があセル動きパターンへのこの新しい洞察力によって免疫があシステム機能のそれから癌からの HIV/AIDS 関節炎にに病気を戦うために目新しい取り組み方を知らせるようにより正確なモデルを作成するように、科学者はできます。
研究は Penn の獣医学の学校で先輩の著者クリストファーのハンターの実験室間の一義的な共同を、 Pathobiology 部の教授および椅子、および、アンドリア劉物理学および天文学の部門の物理学の Hepburn 教授含みました。 Tajie ハリス Penn の獣医のポストドクターおよび物理学の大学院生エドワード Banigan はまた研究の先導的な役割を担いました。
ジャーナル性質で出版される調査は寄生虫の Toxoplasma の gondii に感染したマウスで行なわれました。 この単一 celled 病原体は人間および動物の伝染のコモン・コーズです; 世界人口の三番目多くに頭脳で現在のこの伝染の休止状態形式があります。 ただし、 immunocompromised 個人で、 HIV/AIDS か器官の移植を経ることとのそれらのような、この伝染は頭脳の発火および死を含む深刻な結果が、あることができます。
初期の作品は T 細胞 - 主免疫があセルタイプ - が T. の gondii ことをによって引き起こされる病気を防ぐことで中央であることを示しました。 新しい調査では、 Penn の研究者は自然なモデルシステムとして頭脳の T 細胞の動きがこの伝染を制御するボディの機能にどのように影響を与えるか学ぶのに感染させたマウスを使用しました。
免疫学者の間で、免疫細胞の動きが一部には chemokines とことを呼出される蛋白質に信号を送ることによって支配されると広く考えられています。 Penn 主導のチームは特定の chemokine、 CXCL10 および受容器が T. によって gondii 感染させたマウスの頭脳で豊富に作り出されたことを示しました。 CXCL10 が妨げられたときに、マウスは少数の T 細胞、より大きい寄生虫の重荷および実行中に再生の寄生虫がありました。
次に研究者は T. によって gondii 感染させたマウスからの生きた組織の個々の T 細胞の厳密な動きパターンを正確に示すように努めました。 これは複数の光子イメージ投射、技術精製されるに頼るけれどもリアルタイムの 3 つの次元の生きた組織を表示できる強力な顕微鏡と可能でした。 このアプローチを使用して、チームは CXCL10 が T 細胞が検索し、伝染を制御できる速度の役割を担ったようであることが分りました。
免疫学者が T 細胞の動きパターンを全然考慮した限りで、多数は感染させたセルを見つけるために非常に指示された方法で移動したと仮定しました。 しかし研究者が T 細胞の動きを分析したときに、見つけました期待されるものがデータが一致させなかったことを: T 細胞は指示された動きを示しませんでした。
それは劉および Banigan の統計的な物理学の専門知識が入ったところです。
「私達はこれらのトラックの量を示すはるかに完全な方法を見、標準モデルが全然合わなかったことが分るため」と劉は言いました。 「私達がトラックに」。美しく合ったモデルを見つけることをどうにかして作業後
「最終的に右の経路の下の私達を導いたモデル」、 Banigan は、 「持っていました興味深い何かの強い署名を実際に知られていた」 L-vy の歩行としてモデル言いました。
この 「歩行」、か数学的に特徴付けられた経路は、多くの短い 「ステップ」および臨時の長い 「実行がありがちです」。 しかしモデルはデータに十分に一貫していませんでした。
「むしろ、私は L-vy の歩行モデルの変化を見なければなりませんでした休止したことを」 T 細胞はステップと実行の間で Banigan は研究者がまた観察したので、言いました。 セルの動きのように、休止は通常時折長く短かったですしかし。
ハンターは家の置き違えられたキーを見つけるために人が用いるかもしれない作戦にモデルを例えました。
「いつキーを、どのようにそれらを捜そうとします失いますか。 1 つの場所をしばらく見、そして別の場所に移動し、そしてそこに見ます」と彼は言いました。
「事を見つける大いに効率的な方法が」とあるかそれがに導く何劉は言いました。