Являясь частью нашей иммунной защиты, цитотоксические Т-клетки , или Т-клетки-киллеры, ищут и уничтожают инфицированные или раковые клетки. Этот процесс необходим для защиты организма от болезней.

Эти специализированные иммунные клетки вооружены литическими гранулами, содержащими два ключевых компонента для иммунной атаки: перфорин (белки, которые пробивают отверстия в клетках-мишенях) и гранзимы (которые получают доступ через эти отверстия и в конечном итоге убивают болезнетворные клетки).

Т-клетки прижимаются к больным клеткам-мишеням и образуют тесную связь между ними, называемую «цитотоксическим иммунологическим синапсом».

Исследовательская группа из австралийского отделения EMBL UNSW в Сиднее в Школе биомедицинских наук обнаружила, что механические силы, создаваемые Т-клетками, влияют на то, насколько эффективно перфорин может пробить мембраны опухолевых клеток. В статье, опубликованной сегодня в Developmental Cell , они описывают клеточные взаимодействия и интеграцию сил как спереди, так и сзади клетки.

Исследователи обнаружили физические силы внутри Т-клеток, которые продвигают литические гранулы к иммунологическому синапсу, где высвобождается их полезная нагрузка. Эти силы также позволяют Т-клеткам захватывать участки мембраны раковых клеток, где мембраны как иммунных клеток, так и клеток-мишеней растягиваются и манипулируются.

«Было очень интересно обнаружить, что, помимо механического напряжения и биохимической конфигурации, форма мембраны клетки-мишени играет важную роль в опосредованном Т-клетками уничтожении раковых клеток», — сказал доктор Дарьян Кемпе из UNSW Medicine & Health, который соруководил исследованием.

Растягивая и изгибая мембраны опухолевых клеток в определенном направлении, Т-клетки облегчали проникновение перфорина, но только в том случае, если мембраны были согнуты в правильном направлении.

Смещение в сторону изогнутых наружу клеточных мембран

Используя клеточные линии меланомы человека , исследователи продемонстрировали, что перфорин предпочтительно перфорирует изогнутые наружу мембраны опухолевых клеток, а не изогнутые внутрь. Авторы считают, что эта предвзятость гарантирует, что полезная нагрузка-убийца будет доставлена ​​предполагаемому получателю, а также может быть еще одним уровнем защиты Т-клеток от их собственного нападения.

По мере поступления гранул их содержимое будет опорожняться в этой очень изогнутой области мембраны. Тот факт, что между положительно изогнутыми и отрицательно изогнутыми мембранами существует смещение, было совершенно неожиданным».

Мате Биро, руководитель группы EMBL Australia, доцент, Медицина и здоровье Университета Нового Южного Уэльса

Мате Биро был старшим автором и руководителем группы.

Измерение механических свойств клеток

А/проф. Мате Биро сказал, что большинство экспериментов основывались на тонких биофизических анализах с линиями раковых клеток и Т-клетками, выделенными от здоровых доноров крови и мышей. Они использовали высокоточные микрожидкостные насосы, управляемые компьютером микроманипуляторы и микропипетки, в которых давление можно было контролировать независимо.

«Этот метод действительно позволяет нам разделить весь интегрированный процесс, потому что это такой контролируемый метод. Одна микропипетка берет Т-клетку, а другая — опухолевую клетку, и мы сводим их в контакт под микроскопом.

«Мы визуализируем весь цитотоксический процесс. В то же время, поскольку мы контролируем и знаем точное давление внутри каждой из микропипеток, мы также можем измерять механические свойства клеток, когда они взаимодействуют и участвуют в процессе», — сказал А. /проф. Биро.

Это исследование способствует пониманию фундаментальных механизмов, участвующих в том, как Т-клетки уничтожают болезнетворные или пораженные клетки в нашем организме. Знание того, что механические силы также действуют, когда порообразователи, такие как перфорин, пробивают клетки-мишени, также могут помочь исследователям в изучении того, как эти белки работают на молекулярном уровне.