Một nhóm nghiên cứu tại Nút EMBL Australia của UNSW Sydney về Khoa học Phân tử Đơn tại Trường Khoa học Y sinh đã phát hiện ra rằng các lực cơ học do tế bào T tạo ra ảnh hưởng đến mức độ hiệu quả của perforin có thể xuyên qua màng tế bào khối u. Trong một bài báo được xuất bản hôm nay trên tạp chí Developmental Cell, họ mô tả các tương tác của tế bào và sự tích hợp của các lực ở cả phía trước và phía sau của tế bào.

Các tế bào T bám sát vào các tế bào bị bệnh nhắm mục tiêu và tạo thành một mối nối mật thiết giữa hai tế bào này, được gọi là “khớp thần kinh miễn dịch gây độc tế bào”. 

Là một phần hệ thống miễn dịch của con người, các T sát thủ - tìm kiếm và tiêu diệt các tế bào bị nhiễm trùng hoặc ung thư. Quá trình này là cần thiết để bảo vệ cơ thể chống lại bệnh tật.

Các tế bào miễn dịch chuyên biệt này được trang bị các hạt ly giải chứa hai thành phần chính để tấn công miễn dịch: perforin (protein đục lỗ trên tế bào đích) và granzyme (có quyền truy cập thông qua các lỗ này và cuối cùng tiêu diệt tế bào gây bệnh).

Các tế bào T rúc vào các tế bào bị bệnh được nhắm mục tiêu và tạo thành một mối nối mật thiết giữa hai tế bào này, được gọi là 'khớp thần kinh miễn dịch gây độc tế bào'.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra các lực vật lý trong các tế bào T đẩy các hạt lylic về phía khớp thần kinh miễn dịch, nơi các chất tải trọng của chúng được giải phóng. Các lực này cũng cho phép các tế bào T bám vào các vùng của màng tế bào ung thư nơi màng của cả tế bào miễn dịch và tế bào đích bị kéo và thao túng.

Tiến sĩ Daryan Kempe tại UNSW Medicine & Health, đồng tác giả cho biết: “Thật thú vị khi phát hiện ra rằng, ngoài sức căng cơ học và cấu hình sinh hóa, hình dạng của màng tế bào đích đóng một vai trò quan trọng trong việc tiêu diệt tế bào ung thư qua trung gian tế bào T. -dẫn đầu cuộc nghiên cứu.

Bằng cách kéo dài và uốn cong màng tế bào khối u theo một hướng nhất định, các tế bào T giúp perforin xuyên qua dễ dàng hơn, nhưng chỉ khi màng được uốn cong đúng hướng.

Sử dụng các dòng tế bào khối u ác tính ở người, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng perforin ưu tiên đục lỗ ở màng tế bào khối u cong ra ngoài hơn là màng tế bào cong vào trong. Các tác giả nghĩ rằng sự thiên vị này đảm bảo rằng trọng tải sát thủ được chuyển đến người nhận dự định của nó và cũng có thể là một mức độ bảo vệ khác cho các tế bào T khỏi cuộc tấn công của chính chúng.

Các tế bào T (màu xanh) bám vào các tế bào ung thư mục tiêu (màu cam) và tạo ra các lực để thúc đẩy quá trình tiêu diệt bởi các protein tạo lỗ (màu vàng).

“Khi các hạt đến, nội dung của chúng sẽ được làm trống ở vùng màng rất cong này. Trưởng nhóm EMBL Australia, Phó Giáo sư Maté Biro tại UNSW Medicine & Health, đồng thời là tác giả cấp cao và trưởng nhóm, cho biết có sự sai lệch giữa màng cong dương và màng cong âm là điều hoàn toàn bất ngờ.

ThS. Maté Biro nói rằng hầu hết các thí nghiệm đều dựa trên các xét nghiệm sinh lý tinh tế với các dòng tế bào ung thư và tế bào T được phân lập từ những người hiến máu và chuột khỏe mạnh. Họ đã sử dụng máy bơm vi lỏng có độ chính xác cao, máy vi thao tác điều khiển bằng máy tính và micropipette trong đó áp suất có thể được kiểm soát độc lập.

Các tế bào T co đuôi để đẩy các hạt ly giải về phía trước về phía nhân.

“Kỹ thuật này thực sự cho phép chúng tôi tách rời toàn bộ quá trình tích hợp vì nó là một phương pháp được kiểm soát. Một micropipette lấy tế bào T và một micropipette khác lấy tế bào khối u, và chúng tôi cho chúng tiếp xúc trên kính hiển vi.

“Chúng tôi chụp ảnh toàn bộ quá trình gây độc tế bào. Đồng thời, do chúng tôi kiểm soát và biết chính xác áp suất bên trong mỗi micropipette nên chúng tôi cũng có thể đo được các tính chất cơ học của các tế bào khi chúng tương tác và tham gia vào quá trình,” PGS. Biro cho biết thêm.

Nghiên cứu này bổ sung thêm sự hiểu biết về các cơ chế cơ bản liên quan đến cách tế bào T tiêu diệt các tế bào gây bệnh hoặc bị tổn thương trong cơ thể con người. Biết rằng các lực cơ học cũng tác động khi các chất tạo lỗ xốp, như perforin, xuyên qua các tế bào đích cũng có thể giúp các nhà nghiên cứu điều tra cách các protein này hoạt động ở cấp độ phân tử.