Emparelhando um conhecimento íntimo da função de sistema imunitário com uma compreensão profunda da física estatística, uma equipe cruz-disciplinar na Universidade da Pensilvânia chegou em encontrar surpreendente: As pilhas de T usam uma estratégia do movimento para seguir para baixo parasita que seja similar às estratégias que os predadores tais como macacos, tubarões e atum da azul-aleta se usam para caçar sua rapina.
Com esta introspecção nova em testes padrões do movimento da imune-pilha, os cientistas poderão criar uns modelos mais exactos da função de sistema imunitário, que pode, para informar por sua vez aproximações novas para combater doenças do cancro a HIV/AIDS à artrite.
A pesquisa envolveu uma colaboração original entre os laboratórios do Caçador de Christopher autores do sénior, professor e cadeira do Departamento do Pathobiology na Escola de Penn da Medicina Veterinária, e Andrea Liu, Professor de Hepburn da Física no Departamento de Física e de Astronomia. O pesquisador pos-doctoral Tajie Harris do Veterinário de Penn e o aluno diplomado Edward Banigan da física igualmente jogaram papéis determinantes na pesquisa.
O estudo, que será publicado na Natureza do jornal, foi conduzido nos ratos contaminados com o gondii do Toxoplasma do parasita. Este micróbio patogénico único-celulado é uma causa comum da infecção nos seres humanos e nos animais; tanto quanto um terço da população de mundo tem um formulário dormente desta infecção actual no cérebro. Contudo, em indivíduos immunocompromised, tais como aquelas com HIV/AIDS ou sofrimento da transplantação do órgão, esta infecção pode ter conseqüências sérias, incluindo a inflamação do cérebro e mesmo a morte.
Um trabalho Mais Adiantado tinha mostrado que as pilhas de T - um tipo chave da imune-pilha - são centrais em impedir a doença causada pelo gondii do T. No estudo novo, os pesquisadores de Penn usaram os ratos contaminados como um sistema modelo natural para aprender como o movimento de pilhas de T no cérebro afecta a capacidade do corpo para controlar esta infecção.
Entre imunologista, acredita-se extensamente que o movimento de pilhas imunes está governado na parte sinalizando as proteínas chamadas chemokines. A equipe Penn-Conduzida demonstrou que um chemokine específico, CXCL10, e seu receptor estiveram produzidos abundante nos cérebros de ratos gondii-contaminados T. Quando CXCL10 foi obstruído, os ratos tiveram menos pilhas de T, uma carga maior do parasita e parasita activamente de reprodução.
Em Seguida os pesquisadores procuraram localizar os testes padrões exactos do movimento de pilhas de T individuais em tecido vivo dos ratos gondii-contaminados T. Isto era possível com imagem lactente do multi-fotão, uma técnica que confiasse em um refinado contudo o microscópio poderoso que pode indicar tecidos vivos em três dimensões no tempo real. Usando esta aproximação, a equipe encontrou que CXCL10 pareceu jogar um papel na velocidade em que as pilhas de T podem procurarar para e controlar a infecção.
Até ao ponto em que os imunologista tinham considerado testes padrões De Célula T do movimento de todo, muitos supor que se moveram em uma forma altamente dirigida para encontrar pilhas contaminadas. Mas quando os pesquisadores analisaram o movimento de pilhas de T, encontraram que seus dados não combinaram o que seria esperado: as pilhas de T não mostraram nenhum movimento dirigido.
isso é o lugar aonde a experiência estatística da física de Liu e de Banigan entrou.
“Nós olhamos uma maneira muito mais completa de determinar estas trilhas e para encontrar que o modelo padrão não coube de todo,” Liu disse. “Depois Que algum trabalho que nós controlamos encontrar um modelo que coubesse as trilhas belamente.”
“O modelo que nos conduziu finalmente abaixo do trajecto direito,” Banigan disse, “teve uma assinatura forte de algo realmente interessante,” um modelo conhecido como uma caminhada de L-vy.
Esta “caminhada,” ou um trajecto matematicamente caracterizado, tendem a ter muitas “etapas curtos” e “corridas longas ocasionais.” O modelo não era inteiramente consistente com os dados, contudo.
“Um Pouco, Eu tive que olhar variações no modelo da caminhada de L-vy,” Banigan disse, porque os pesquisadores igualmente observaram que as pilhas de T pausaram entre etapas e corridas. Como os movimentos das pilhas, as pausas eram geralmente curtos mas ocasionalmente por muito tempo.
O Caçador comparou o modelo a uma estratégia que uma pessoa pôde empregar para encontrar chaves coloqns mal na casa.
“Quando você perde suas chaves, como você vai aproximadamente procurá-las? Você olha em um lugar por um tempo, a seguir transporta-se a um outro lugar e olha-se lá,” disse.
“O Que isso conduz é muito mais maneira eficaz de encontrar coisas,” Liu disse.