В Венском техническом университете (TU Wien) теперь можно наблюдать механику иммунной системы. Выяснилось, что в активности Т-клеток важную роль играет минимальная сила тяги, которая действует на молекулярном уровне, сообщает издание eurekalert.org.
Иммунная система человека – это сложный, многокомпонентный механизм, в котором регулярно происходят комплексные процессы, так необходимые для поддержания гомеостаза. Т-клетки (лимфоциты) иммунитета постоянно задействованы в поиске антигенов, для распознания соответствующих молекул они используют специальные рецепторы. При обнаружении патогенов происходит активация Т-лимфоцитов, а они, в свою очередь, запускают другие функции защиты организма.
Наука до сих пор не смогла изучить этот процесс на молекулярном уровне, но на сегодняшний день уже есть ясность в отдельных вопросах. Ученым удалось выяснить, что в функционировании Т-клеток для захвата антигенов участвует не только биохимия, но еще и механика. Поверхностная структура Т-клетки покрыта микроскопическими пружинами. В результате растяжения этих структур возникают крошечные силы, и именно они имеют значение в распознавании антигенов. Теперь в Венском техническом университете можно исследовать эти силы с помощью микроскопов. Сотрудничество TU Wien, Humbold Universitat Berlin, ETH Zurich и MedUni Vienna сделало это возможным. Результаты исследования были опубликованы в Nano Letters.
Механизм распознавания антигенов
В человеческом организме есть сложноустроенные органы чувств, каждый из них работает по особому принципу. Благодаря обонянию человек может распознавать сотни различных запахов, а осязание дает возможность чувствовать поверхности и структуры, определять разные материалы. У Т-клеток есть похожая функция, за счет механики они могут осязать антигены, распознавать их.
Глава группы по биофизике в Институте прикладной физики при Венском техническом университете, Герхард Шютц (Gerhard Schütz), объяснил это так:
«Т-клетки имеют так называемые микроворсинки, которые представляют собой крошечные структуры, похожие на маленькие волоски».
В результате экспериментов удалось выявить особенность механики – микроворсинки при соприкосновении с молекулами и объектами охватывают их. Они способны также увеличиваться, принимая цилиндрическую форму.
Герхард Шютц отметил: «При этом возникают крошечные силы, порядка менее наноньютона». При этом наноньютон равен весовой силе, такой же по величине, как капля воды с диаметром 1/20 мм.
Измерение силы в гидрогеле
Для ученых представляет сложность измерение крошечных сил. «Нам удалось поместить клетку вместе с крошечными тестовыми шариками в специально разработанный гель. Гранулы несут на своей поверхности молекулы, на которые реагирует Т-клетка», — отмечает Герхард Шютц.
«Если мы знаем сопротивление, которое наш гель оказывает на шарики, и точно измеряем, насколько далеко шарики перемещаются в непосредственной близости от Т-клетки, мы можем вычислить силу, которая действует между Т-клеткой и шариками».
В результате это исследование может принести огромную пользу. Крошечные силы, действующие через микроворсинки, могут быть очень важной составляющей защитной реакции организма.
Герхард Шютц отметил: «Мы знаем, что биомолекулы, такие как белки, демонстрируют различное поведение, когда они деформируются под действием механических сил или когда связи просто растягиваются».
Подобные механизмы, скорее всего, также задействованы в распознавании антигенов. Это означает, что наука сможет использовать этот метод измерения, чтобы детально изучить механику иммунитета и ее влияние.
