免疫反应取决于狭窄的逃生问题的数学

T细胞的荷叶边表面意味着只有很小的区域与潜在的敌人细胞保持密切接触。

免疫细胞从敌人挑选朋友的方式可以通过称为“狭隘的逃逸问题”的经典数学拼图来描述。

这是在国家科学院学会期刊讨论的生物学家，免疫学家和数学家之间的国际合作产生的关键。

狭窄的逃生问题是蜂窝生物学通常应用的框架。它在随机移动捕集在空间中的随机移动颗粒，只有微小的出口，并计算每个逃生所需的平均时间。

“这是一些熟悉方程式的新申请，”来自麦古瑞大学数学和统计系统的Justin Tzou联合作用。

Tzou与英国大学的同事们在加拿大英国哥伦比亚大学的英国，以及瑞典的Skövde大学，分析T细胞如何探测潜在的病原体，识别和攻击入侵者。研究人员发现，在窄逃逸问题中使用的方程在确定是否触发免疫应答时发挥着关键作用。

“狭隘的逃生问题结果是与T细胞受体的局面的紧密表姐，”贾斯汀说。“它是关于确定在逃逸之前仍然在某个区域中仍然多长时间的长度。”

T细胞的独特形状产生了用于触发称为T细胞受体的分子的“紧密接触区域”。与大多数具有相对光滑的表面的细胞不同，T细胞被褶皱，凸块和其他突起覆盖。

科学家们已经知道很长时间，T细胞受体分子坐在细胞表面上以识别敌人并引发敌对反应。

受体含有分子模式，其镜像在细菌，肿瘤和其他危险运动员表面上发现的那些。但是究竟是如何识别和触发工作的过程 - 特别是它如何快速准确地工作 - 这是一个谜。

研究人员认为，T细胞的异常块状形状起着至关重要的作用。

表面上的突起意味着它与潜在的敌人细胞的接触区域非常小 - 仅几百纳米，或者小于人类毛发的宽度的千倍。

根据新的理论，T细胞受体遵循二秒规则：如果在小接触区中花费超过两秒钟，则化学过程开始发出警报并触发攻击。

接触区域的尺寸取决于T细胞表面上的凸块的尺寸。

“区域越小，T细胞受体能够偶然地留在该区域的可能性，触发攻击，”贾斯汀说。“它看起来像这些突起的大小使过程保持对入侵者的存在敏感。”

研究人员希望他们的工作将提供新的见解，以免疫缺陷和自身免疫条件，其中免疫系统转向身体自己的细胞。

参考：“T细胞受体的基于细胞形态的配体歧视机制”由Ricardo A. Fernandes，Kristina A. Ganzinger，Justin C.Tzou，PeterJönsson，Steven F. Lee，Matthieu Palayret，Ana Mafalda Santos，Alexander R. Carr，Aleks Ponjavic，Veronica T. Chang，Charlotte Macleod，B. Christoffer Lagerholm，Alan E. Lindsay，Omer Dushek，Andreas Tilevik，Simon J. Davis和David Klenerman，20 Juen 2019，国家科学院的诉讼程序.DOI ：
10.1073 / pnas.1817255116