一种新发现的脂肪盾牌可以防止自然杀伤细胞被自己的致命生物武器破坏

2022-04-18

自然杀伤细胞

自然杀伤细胞(紫色)的 3 维模型,颗粒(黄色)附着在靶细胞(灰色)上。伪色标显示 NK 细胞膜上脂质堆积密度的差异,颜色越暖表示密度越高。来源:橙色实验室,CUIMC

哥伦比亚大学的一项研究发现,一种新发现的脂肪“盾牌”可以防止自然杀伤细胞被自己的致命生物武器破坏,也可以让一些癌细胞逃避免疫系统的攻击。

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哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院儿科学系的科学家在《公共科学图书馆生物学》杂志上报告了这一发现,该发现可能会为侵袭性癌症带来新的治疗方法。

自然杀伤细胞是多产的刺客

自然杀伤细胞是我们身体抵御病原体和癌细胞的第一道防线,它始终存在并随时准备发动攻击。

自然杀伤细胞是高效的刺客,每天可以消灭多达六个受感染或癌细胞。致命的免疫细胞抓住它们的目标并用有毒物质——蛋白质和酶——在细胞膜上打孔。这些物质没有特别的选择性,在攻击过程中很容易破坏自然杀伤细胞的膜。

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但如果这些物质如此致命,那么自然杀伤细胞是如何在爆炸中存活下来的呢?“自 1990 年代初以来,我一直在研究自然杀伤细胞,每次我谈论这些细胞时,总会有人问这个问题,”研究负责人兼免疫学专家 Jordan Orange 说,他是 Reuben S. Carpentier 儿科教授和哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院儿科系主任。“直到现在,没有人真正知道。”

被脂肪遮挡

与 Orange 合作了解自然杀伤细胞如何工作的研究生、该研究的合著者 Yu Li 认为答案可能在于双层脂质——一种脂肪——构成所有细胞的外膜. 李注意到,与其他细胞相比,在显微镜下观察,自然杀伤细胞的细胞膜看起来更整齐,脂质更密集。

“有很多关于为什么自然杀伤细胞在攻击其他细胞时不会自杀的假设,但他们都提出可能存在一种神奇的、未知的蛋白质保护这些细胞,”李说。但李有疑惑。“基于生物物理学的考虑,我认为一种蛋白质不足以保护细胞。当我观察细胞时,我想到了脂质。”

李对他的理论进行了检验:他将膜暴露在一种削弱脂质层结构的化合物中。由于细胞膜的密度和有序性较低,自然杀伤细胞无法免受自身毒性爆炸的保护——并与它们的目标一起死亡。

增强在自然杀伤细胞攻击之前到达

李发现,为了确保它们的生存能力,自然杀伤细胞会在它们发动攻击之前立即强化它们的细胞膜。含有致命物质的小颗粒会移动到自然杀伤细胞的外缘。随着颗粒将其货物释放到杀伤细胞和靶细胞之间的空间中,其自身异常致密的脂质膜与自然杀伤细胞膜融合并增强。

“本质上,李发现薄膜变成了防爆盾,”奥兰治说。“而保护来自膜脂质的排列方式。当脂质以更有序的方式排列时,更多的脂质可以填充到膜中。有毒物质根本找不到进入膜的途径,”奥兰治说。

脂质爆炸防护罩还可以保护一些癌细胞

自然杀伤细胞并不是唯一采用脂质爆炸屏障的细胞,Li 和 Orange 也发现。

至少一些癌细胞在自然杀伤细胞(可能还有细胞毒性 T 细胞,另一种使用脂质进行保护的免疫细胞)攻击时采取了防御措施来保护自己。

Li 发现,来自一种已知无法被自然杀伤细胞渗透的侵袭性乳腺癌的细胞在攻击过程中增强了它们的细胞膜。李发现,强化对于保护癌细胞至关重要,因为当他添加一种破坏脂质堆积的膜化合物时,癌细胞变得脆弱。

“我们还不知道这是否是癌细胞抵抗自然杀伤细胞的一般机制,”李说。“如果它是可推广的,我们可以开始考虑破坏肿瘤细胞膜并使其更容易受到免疫系统攻击的疗法。”

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