麻省理工学院的工程师开发了一种新设备，可以让科学家观察免疫细胞之间的交流。
免疫系统是由许多不同的细胞组成的复杂网络，共同抵御入侵者。成功抵御感染取决于这些细胞之间的相互作用。天富平台
麻省理工学院的工程师们开发的一种新设备提供了一幅更详细的细胞通信图。利用这种设备，可以捕获成对的细胞并在它们相互作用时收集数据，研究人员已经了解了更多关于T细胞——免疫反应的主要参与者——在感染过程中是如何被激活的。
该装置基于麻省理工学院电子工程与计算机科学(EECS)教授乔尔·沃尔德曼(Joel Voldman)于2009年开发的微流控技术。他的团队使用早期版本将成体细胞与胚胎干细胞融合，使研究人员能够观察到在这些杂交体中发生的基因重编程。
在那次研究之后，免疫学家联系了沃尔德曼，想知道这个装置是否可以用于研究免疫细胞。“免疫系统中发生的很多事情是细胞通过与其他细胞的接触来与它们对话，”Voldman说，他是1月13日出版的《自然通讯》上一篇描述这种新装置的论文的资深作者之一。
这篇论文的第一作者、EECS的研究生Voldman和Burak Dura花了几年时间重新设计该设备，使其与免疫细胞一起工作，免疫细胞比2009年分析的细胞要小得多。麻省理工学院(MIT)生物学教授、怀特黑德生物医学研究所(Whitehead Institute for Biomedical Research)成员hide de Ploegh也是这篇论文的高级作者。天富平台
控制的联系
到目前为止，测量两种细胞之间相互作用最常见的方法是在试管中混合细胞并观察它们。然而，这种方法的效用有限，因为不能保证每个细胞只与另一个细胞相互作用。
沃尔德曼说:“所有这些不可控性使得你很难解释你得到的结果。”
相反，沃尔德曼的设备允许完全控制细胞配对。该装置由一个带有细胞捕获杯的芯片组成，这些杯子被战略性地安排来捕获和配对细胞。首先，A型细胞沿一个方向流过芯片，并在单细胞陷阱中捕获。然后，液体的流动反过来，将A细胞吸引到位于单个细胞陷阱对面的更大的陷阱中。当每个A细胞都处于一个大陷阱中时，B细胞就会流入，每个B细胞都加入到一个A细胞的陷阱中。
这项技术可以让研究人员跟踪数百个细胞对，监测每个细胞中发生的事情，这在以前是不可能的。它还能让它们精确地控制细胞相互作用的时间。
Dura说:“我们知道确切的接触时间，只要他们还在杯子里，我们就可以让他们保持接触。”“这使我们不仅可以测量单个细胞的参数，而且可以测量两个细胞，并将它们的反应相互关联。”
在新版本的设备中，研究人员添加了高分辨率成像技术，使他们能够看到细胞的钙水平何时波动，以及何时启动一种被称为磷酸化的蛋白质信号。
“这是一种非常优雅的实验方式，”没有参与这项研究的乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)化学与生物分子工程教授卢航(Hang Lu)说。“它控制得很好，而且你知道在哪里寻找细胞，这使得对它们进行成像非常高效和高通量。”
启动免疫反应
在《自然通讯》发表的那篇论文中，Dura与曾在怀特黑德研究所(Whitehead Institute)担任博士后的斯蒂芬妮·杜德根(Stephanie Dougan)合作，研究T细胞和B细胞之间的相互作用，这是启动免疫反应的关键。当B细胞遇到病毒或细菌时，它们会吸收这些病毒或细菌，并在细胞表面展示病毒或细菌蛋白片段(称为抗原)。当这些B细胞遇到带有识别抗原的受体的T细胞时，T细胞就会被激活，激发它们释放细胞因子——控制免疫反应的炎症化学物质——或者寻找并摧毁被感染的细胞。
尽管在这项研究中所有的T细胞都有相同的T细胞受体，麻省理工学院的研究小组发现，当它们遇到表面携带相同抗原的B细胞时，它们的反应并不都相同。
使用钙成像来测量T细胞的激活，研究人员发现初始激活水平取决于有多少抗原被呈递。在高水平时，大多数细胞的反应都是一样的。然而，在较低的抗原水平下，T细胞的反应差异很大。这些差异也与T细胞细胞因子产生的差异有关。
