免疫细胞通过蛋白质“炸弹”轰炸感染和癌症

T淋巴细胞来源于骨髓的多能干细胞（胚胎期则来源于卵黄囊和肝）。在人体胚胎期和初生期，骨髓中的一部分多能干细胞或前T细胞迁移到胸腺内，在胸腺激素的诱导下分化成熟，成为具有免疫活性的T细胞。

免疫系统的杀手T细胞为他们自己赢得了赫赫声名，它们破坏了受感染的细胞和癌症细胞。现在，研究揭示了有关其工作方式的新细节：这些细胞用装有致命化学物质的蛋白质“炸弹”轰炸它们的靶标。

明尼苏达大学医学院的免疫学家戴维·马索普斯特（David Masopust）说，这项研究“显然是在完善我们对这些免疫哨兵如何清除危险细胞的认识方面的重要一步”。

杀伤性T细胞最重要的武器之一是穿孔素（perforin），一种刺穿靶细胞外膜的蛋白质。然后，T细胞也释放被称为颗粒酶的物质并导入靶细胞体内从而导致其自我消亡。杀伤性T细胞是仅喷出颗粒酶和穿孔素还是依靠特殊的结构将致死分子转运至靶细胞尚不清楚。

穿孔素作用途径

为了找到答案，牛津大学的免疫学家迈克尔·达斯汀（Michael Dustin）及其同事追踪了杀手T细胞遭到攻击后溢出的分子。他们的结果发表在《Science》的报道中，表明这些细胞将这些分子包装到了被团队称为超分子攻击粒子或SMAPs的容器中。通过分析这些炸弹的有效载荷，科学家们发现SMAPs不仅包含穿孔素和颗粒酶，还包含280多种其他蛋白质。

为了更仔细地研究SMAPs的结构，研究人员转向一种称为直接随机光学重建显微镜的超分辨率成像，它可以查明单个分子。细胞释放出一些类型的小颗粒，这些小颗粒包裹在脂质中，但是SMAPs具有蛋白外壳，并在其核心中带有颗粒酶和穿孔素。研究人员总结说，杀手T细胞不仅泄漏了穿孔素和颗粒酶，还形成了一个复杂的容器来运送它们。

为了模拟杀伤性T细胞与其受害者之间的相互作用，Dustin和他的团队将T细胞置于脂质的双层结构上，该脂质类似于包裹细胞的膜。SMAPs迅速出现在膜上，表明T细胞在封闭后开始释放它们。

当研究人员将杀伤性T细胞从表面拔出时，一些SMAPs仍然留在表面。研究小组报告说，就像分子地雷一样，它们可以杀死细胞长达1天。达斯汀说，最早可以追溯到1980年代的研究可能已经发现了SMAPs的迹象，但是直到最近，研究人员还没有使用成像技术来探测其结构。

卡尔加里大学的免疫学家克里斯托弗·莫迪（Christopher Mody）说，该论文因“穿孔蛋白和颗粒酶如何在靶细胞膜上融合”而“提出了一个新的范例”，值得赞扬。但是，他告诫说，作者尚未证明杀伤性T细胞是先产生然后释放SMAPs还是释放组分，然后在靶标处组装成SMAPs。

Dustin说，SMAPs的复杂内容表明它们可能还具有其他功能。例如，这些颗粒包含吸引免疫细胞并控制其行为的分子，这暗示着交流可能是其作用之一。达斯汀说：“我们知道它们的杀伤能力很重要，但我们怀疑还不止这些。”