從外觀(guān)上看，大多數T細胞看起來(lái)都相同：小而圓形。然而，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院分子系統生物學(xué)研究所的貝倫德·斯尼德?tīng)栴I(lǐng)導的研究團隊通過(guò)先進(jìn)技術(shù)深入研究了這些細胞的內部結構。他們的研究顯示，細胞毒性T細胞的亞細胞空間組織——斯尼德?tīng)柗Q(chēng)之為其細胞結構——極大地影響了它們的命運。

決定細胞命運的特性

當具有核內陷的細胞遇到病原體時(shí)，它們會(huì )轉變?yōu)閺姶蟮男毎?，迅速增殖并消滅病原體。而那些具有圓形核——即沒(méi)有核內陷的細胞——發(fā)展得較為緩慢：它們激活的時(shí)間更長(cháng)，最終演變?yōu)殚L(cháng)壽的記憶細胞，保護生物體免受同種病原體的未來(lái)攻擊。

科學(xué)家大約50年前識別出這兩種功能不同的T細胞群體。斯尼德?tīng)栄芯拷M的博士后本·黑爾表示：“但直到現在，我們還不清楚是哪些特征決定了T細胞會(huì )成為效應細胞還是記憶細胞。”他是最近在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的研究文章的主要作者。

為了識別這些特征，研究人員開(kāi)發(fā)了一個(gè)自動(dòng)分析免疫細胞顯微圖像的平臺。接著(zhù)，他們用這個(gè)平臺處理了來(lái)自24名健康志愿者的數千個(gè)T細胞，這些志愿者將他們的血液捐贈給了瑞士紅十字會(huì )蘇黎世血液捐獻服務(wù)。

圖片信息：從健康捐獻者的血液中分離出的新T細胞。核成分（紅色、黃色和藍色）和T細胞受體（綠色）突出了T細胞亞細胞空間組織的顯著(zhù)可變性。

采用機器學(xué)習方法，該平臺將細胞分為三種不同的類(lèi)型。“我們已經(jīng)觀(guān)察到一些T細胞在激活時(shí)呈現瓶狀，”斯尼德?tīng)栒f(shuō)。“但我們沒(méi)想到該平臺會(huì )將圓形細胞分為兩個(gè)不同的類(lèi)別。”

進(jìn)一步的研究揭示，兩種圓形細胞的細胞結構差異也具有功能意義。“具有核內陷的細胞被設計為可以快速激活：許多細胞在24小時(shí)內轉變?yōu)槠繝钚毎?rdquo;黑爾說(shuō)。

圖片信息：T細胞的結構決定了對抗原的反應。

“這些細胞在激活時(shí)也會(huì )產(chǎn)生更強烈的反應，并且比沒(méi)有核內陷的細胞增殖速度更快，”斯尼德?tīng)栄a充道。他和他的團隊還發(fā)現了導致具有核內陷的細胞更快、更強烈激活的分子機制：“它們獨特的細胞結構促進(jìn)了鈣離子的大量流入，”斯尼德?tīng)栒f(shuō)。

兩位研究者強調，目前仍有許多問(wèn)題有待解答。例如，斯尼德?tīng)柡退膱F隊現在希望了解，生物體如何一致地確保血液中約60%的細胞毒性T細胞具有核內陷，35%沒(méi)有內陷，其余5%呈瓶狀。

使療法更具臨床效果

斯尼德?tīng)柡秃跔栔赋?，他們的研究結果不僅“有助于更好地理解我們的免疫細胞的工作原理”，而且在對抗癌癥等方面扮演著(zhù)關(guān)鍵角色：“許多新型療法利用T細胞來(lái)殺死癌細胞，”斯尼德?tīng)栒f(shuō)。“如果我們能找到特定選擇和部署這些細胞結構的方法，我們可能能提高這些療法的臨床效果。”

雜志：Science

DOI：10.1126/science.adh8967