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科學家們發(fā)現(xiàn),一小部分能夠識別相關(guān)抗原的CD8+ T細胞,,啟動了對于感染或腫瘤的直接免疫反應,。這小部分細胞中的少數(shù)細胞快速擴增為巨大數(shù)量的、靶向殺傷感染細胞或癌細胞的短壽T細胞,。同時,,而這小部分細胞中其余的大部分轉(zhuǎn)為長壽細胞,以幫助確保免疫系統(tǒng)在將來這種抗原再度出現(xiàn)之時能記起這種抗原,。
慕尼黑工業(yè)大學Dirk Busch 教授說:“到目前為止,,研究人員只有可能在抗感染免疫反應過程中觀察得到免疫細胞群。我們開發(fā)了一種技術(shù)使得我們能夠觀察個別的T細胞,。”結(jié)合創(chuàng)新的細胞處理技術(shù),,研究人員將理論系統(tǒng)生物學和臨床經(jīng)驗充分運用到了這一研究中。
從理論上講,,單個T細胞能夠通過發(fā)育為多樣化的擴增群體,,產(chǎn)生一種適應性免疫應答,在對抗急性感染的同時為未來提供持久記憶,。然而有一個根本性的問題:一個有效的反應是預先設(shè)定在單個T細胞水平之上,,還是出現(xiàn)在多種細胞混雜的命運之后?人們從未對此進行過測試。另一個尚待解決的問題是:哪些短壽殺傷細胞群和和長壽記憶細胞群是按這一順序形成?
為了解答這些問題,,慕尼黑工業(yè)大學的研究人員首先將特異標記的T細胞導入到小鼠體內(nèi),,隨后觸發(fā)了一種特異免疫反應。大約7天后,,他們能夠確定單個T細胞生成了多少后代細胞,,都是什么類型。采用與海德堡大學Thomas Hoefer教授研究小組共同開發(fā)的一種生物數(shù)學模擬技術(shù),,幫助解讀了數(shù)據(jù),。論文的*作者、慕尼黑工業(yè)大學住院醫(yī)生Veit Buchholz說“人們無法預測單個殺傷性T細胞后代的‘生涯路徑’,。 就像滾動一次骰子,,這是一個概率問題。要生成一種可預測的免疫反應,,我們發(fā)現(xiàn)一個樣品至少需要50個細胞,。”
通過分析大量的短壽殺傷細胞和長壽記憶細胞,研究人員重建了T細胞的發(fā)育程序,,并預測了它們的行為,。所有的細胞都沿著相同的發(fā)育路徑前進,但它們所走的距離各不相同,。也就是說,,生成大量短壽抗感染細胞的少量細胞,,與命中注定生成記憶細胞的那些細胞,經(jīng)歷了相同的階段,,但前者離開這一階段后提供了即時保護,。除了本身生成的研究結(jié)果,該研究另一個重要的意義在于,,提高了人們對于將體內(nèi)和生物信息學方法的能力結(jié)合起來開展研究的信心,。“事實上,實驗結(jié)果詳細證實了我們的預測,,有力支持了我們的理論,,”Hoefer教授說。
研究人員解釋說,,可通過幾種途徑讓這些研究結(jié)果對人類健康發(fā)揮重要作用,,如改善抗癌免疫治療的效力,或是優(yōu)化老年人治療策略,。“未來的記憶細胞處于帶有兩種分化形式的擴增的初始階段,,理想情況下應該取得一個平衡,以確保記憶細胞庫不會耗竭,。因此,,我們可以考慮如何調(diào)整疫苗接種方案,首先允許擴增,,且不會過早讓分化起作用,。”
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