摘要：波恩大學的研究人員正在使用一種創新的方法來觀察免疫受體的活動。

波恩大學的研究人員正在使用一種創新的方法來觀察免疫受體的活動。

免疫細胞能夠像嗅探犬一樣檢測感染，使用一種叫做Toll樣受體的特殊傳感器，簡稱TLRs。但是是什么信號激活了TLRs，這種激活的規模和性質與被檢測到的物質之間有什么關系？在最近的一項研究中，來自波恩大學和波恩大學醫院（UKB）的研究人員使用了一種創新的方法來回答這些問題。他們采用的方法可能有助于加快尋找對抗傳染病、癌癥、糖尿病或癡呆癥的藥物。他們的研究結果發表在《Nature Communications》雜志上。在我們的許多細胞表面都發現了大量的TLRs，特別是在粘膜和免疫系統的細胞表面。

圖1 無標記生物傳感器分析解碼Toll樣受體信號傳導的動力學

它們的工作原理就像我們鼻子里的嗅覺感受器，當它們遇到特定的化學信號時就會被激活。它們觸發的警報會在細胞內引發一系列反應。例如，當清道夫細胞“嗅出”一種細菌時，它們通過吞噬和消化細菌，啟動一個被稱為吞噬的過程，而其他免疫細胞則釋放特殊的信使，要求增援，從而引發炎癥。

有幾組TLRs，每一組對不同的“氣味”有反應。“在進化過程中，這些分子已經結晶成重要的危險信號，”波恩大學制藥研究所的Günther Weindl教授解釋說。其中包括脂多糖（LPS），它構成了細菌細胞壁的組成部分。“在許多情況下，我們還不確定的是，檢測到的信號會引起什么樣的反應，”Weindl說，他也是跨學科研究領域（TRAs）的成員。“生命與健康”和“可持續未來”。“例如，很有可能不同的分子刺激相同的TLR，但引發不同的反應。”研究人員通常試圖通過用不同的顏色標記分子來回答這個問題，例如，這告訴他們，受體何時開啟某種信號通路，這些分子在其中發揮重要作用。然而，這種方法非常耗時和費力，并且要求觀察者已經非常熟悉信號通路。“相反，我們嘗試了一種不同的技術，不需要任何顏色編碼，并且已經成功地用于闡明其他受體的工作原理，”Weindl透露。“我們現在首次使用這種方法來研究TLRs。”這個過程是基于這樣一個事實：當細胞接觸到一個信號分子時，它們傾向于改變自己的形態，例如，使自己“吞下”一個細菌或轉化為受感染的組織。

圖2 光學生物傳感器在HEK293 TLR4/MD-2/CD14報告細胞中區分不同的LPS化學型

這種形式的變化可以很容易地看到，將細胞放在一個特殊涂層的透明板上，并從下面照射寬帶光源。光譜的某些區域（波長）在光與涂層相遇的地方被反射——具體是哪些區域取決于細胞內部正在進行的過程和變化。Weindl的同事Janine Holze博士說：“我們能夠證明，在加入信號分子后，反射波長的這些變化在幾分鐘內就會發生。我們還讓細胞接觸到大腸桿菌和沙門氏菌的脂多糖。雖然細胞壁的兩種成分刺激相同的TLR，但在引入大腸桿菌LPS后，反射光譜的變化方式與加入沙門氏菌LPS后不同。”這表明相同的受體被不同的分子以不同的方式激活，然后根據信號觸發特定的反應。

波恩大學藥物研究所Günther Weindl教授說：“因此，這種方法可以比以前更細致地解釋受體是如何工作的，并簡化了尋找具有高度特異性作用的潛在藥物的過程。”

可能的用途包括加強免疫反應，使人體自身的防御力量能夠更有效地對抗癌細胞。相比之下，對于糖尿病、風濕病或阿爾茨海默氏癥等疾病，其目標是削弱免疫反應的特定方面，否則這些方面可能會損害健康組織，而這種新方法很可能使研究人員向這一目標邁進一步。

[1] Label-free biosensor assay decodes the dynamics of Toll-like receptor signaling