黏糊糊的白细胞迅速变形以应对威胁变得高度僵硬和粘稠
新闻资讯
这张显微镜图像显示了一个白细胞，它产生了一个突起，可以伸出来接触异物。来源：Virginie Bazin、Claire Hivroz、Julien Husson
就像训练有素的士兵一样，白细胞使用专门的能力来识别并最终摧毁危险的入侵者，包括创建一个突起以有效地伸出、锁定、探测并可能攻击它的猎物。研究人员在《生物物理学杂志》上详细报道了这些细胞需要几秒钟才能变成这些高度刚性和粘性的防御单元。
资深作者、巴黎附近综合理工学院的生物物理学家 Julien Husson 及其合作者此前表明，某些称为 T 细胞的白细胞可以通过专门的连接推动和拉动感知到的威胁。为了施加这样的力，细胞必须重组其内部结构，使自己更加僵硬。在目前的研究中，Husson 的团队设计了一种微量移液器流变仪来测量白细胞在转化过程中的硬度和粘度。研究人员的目标是量化白细胞在推动或拉动异物时产生的物理变化——在这种情况下，是一种涂有化学物质以吸引细胞的珠子。
“我们知道，当形成和使用它的突起时，细胞会强烈重组其细胞骨架，并且这种细胞骨架在赋予细胞机械特性方面发挥着重要作用，”Husson 说。“所以，我认为应该有一些标志性的机械痕迹。”
刚度是衡量材料在一定压力下变形多少的指标，而粘度是指材料在该压力下变形的速度。因此，为了在激发细胞免疫反应的同时测量白细胞的这些特性，该团队需要一种实验装置，该装置可以以某种方式维持和改变对细胞的作用力，同时使其反应就像遇到威胁一样.
这个就XY双轴的一个标尺。51um表示图上Y方向那段线的对应的真实长度；200um表示水平方向那个线段的全长对应的真实距离。
该模型显示了一个白细胞产生一个突起以伸出异物。来源：朱利安·哈森
研究人员的解决方案是施加一个围绕恒定平均值小心振荡的力。电池的刚度由振荡引起的微小变形计算得出，粘度由振荡与产生的变形之间的延迟计算得出。同时，施加力的物体是一个涂有抗体的珠子，它使细胞激活，改变形状，并锁定在珠子上。
相关仪器: 显微镜相机
“尽管预计会有一些机械变化，但我们发现的结果令人惊讶，”Husson 说。研究小组研究了三种类型的白细胞，发现在所有情况下，“细胞的硬度和粘度在与珠子接触后几秒钟内就开始发生变化，并在几分钟内增加到十倍。”
“有趣的是，”Husson 说，“机械变化甚至在任何形状变化之前就开始了”，这引发了这样一个问题，即白细胞机械特性的这些显着变化仅仅是其他功能的结果还是有其自身的效用。
这个问题的答案可能在于该研究的另一个结果：Husson 和他的同事发现，细胞的刚度和粘度会一起变化，并以特定于细胞类型的固定比率发生变化，就像机械指纹一样。“知道有这种普遍性真的很令人兴奋，”他说。
总而言之，该论文的结果表明了一种潜在的物理机制，该机制可以广泛应用于各种细胞类型，并产生新的模型、理论，并最终更好地理解和控制我们的免疫系统及其他系统中的细胞。