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探索宇宙奥秘 · 理性思考
我们的身体里,有一支24小时巡逻的“免疫部队”。其中,T细胞是当之无愧的“守护健康卫士”。它们之所以能精准识别并清除被病毒感染的细胞或癌细胞,全靠细胞表面一个特殊的“安检仪”——TCR分子。
这个“安检仪”会不断扫描遇到的每一个细胞,通过识别细胞表面的“身份证”来判断它是友是敌。如果发现是癌细胞,T细胞就会立即启动攻击程序。但狡猾的癌细胞往往会伪装自己,让T细胞的天然“安检仪”难以发现,成为“漏网之鱼”。
如何给T细胞配备一个更灵敏的“安检仪”,让它们能牢牢抓住癌细胞?中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的科研团队,最近找到了一种巧妙的方法。相关研究成果刚刚发表在顶级学术期刊《细胞》(Cell)上。
我们可以把T细胞表面的“安检仪”TCR分子,想象成一个由数千个氨基酸组成的复杂机器。这个机器上,有一些至关重要的“按钮”。当“安检仪”扫描到癌细胞表面的特殊信号(也就是pMHC抗原分子)时,这些“按钮”就会被按下。
“按钮”被按下的一瞬间,机器内部会产生一个连锁反应,向T细胞发出“一级战斗警报”:“发现敌人,准备攻击!”这个过程,就是T细胞的活化。
科学家们一直想知道,这些关键的“按钮”到底藏在机器的哪个位置?传统的寻找方法,有点像盲人摸象,效率不高。而中科院团队的这项新研究,开发出一种名为“组氨酸扫描法”的新技术,能快速、精准地定位出这些“关键按钮”。
这就像给科学家配备了一个“寻宝仪”,可以在一片广袤的蛋白质“大陆”上,迅速标出那些最核心的“控制室”所在。
找到了这些“关键按钮”之后,下一步就是对其进行“改造升级”。研究团队发现,只要把“按钮”位置上原有的某些氨基酸,替换成一种叫“组氨酸”的特定氨基酸,就能产生神奇的效果。
改造后的TCR分子,就像一台升级了传感器的“超强安检仪”。它与癌细胞表面“身份证”的结合能力,也就是那个“抓住”癌细胞的动作,被显著增强了。
这背后的原理是什么呢?原来,这个小小的组氨酸改造,强化了TCR分子与癌细胞信号之间的一个特殊结构——“逆锁键”。
你可以把这个“逆锁键”想象成一个带倒钩的“紧箍咒”。普通“安检仪”抓住癌细胞时,可能只是一次轻轻的握手,癌细胞很容易挣脱。但升级后的“超强安检仪”,一旦抓住癌细胞,这个“逆锁键”就会像“紧箍咒”一样,让两者的结合变得更紧密、更牢固。这为T细胞充分活化、并启动后续的“杀伤程序”赢得了宝贵的时间。
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这项技术的巧妙之处,远不止“找到了按钮”这么简单。更厉害的是,它完全不需要依赖TCR分子复杂的三维结构信息。
以往改造蛋白质,往往需要先通过X射线晶体学等技术,解析出它的立体结构,然后再“按图索骥”地去设计改造方案。这个过程耗时耗力,而且很多蛋白质的结构极难解析。
“组氨酸扫描法”则像是一种“黑盒”优化技术。科学家们只需要通过功能实验,筛选出哪些位点是影响TCR灵敏度的“关键按钮”,然后就可以同时对多个这样的“按钮”进行组氨酸改造,而无需知道这些位点在三维空间里具体长什么样。
这大大简化了流程,提高了效率,让原本复杂的工程变得简单可行。研究显示,这种多“按钮”同步改造的方法,能显著增强TCR分子“抓住”癌细胞的能力。
改造后的T细胞,不仅“抓人”更牢、活化水平更高、杀伤力更强,更难能可贵的是,它依然保持着精准的“敌我识别”能力,不会因为灵敏度提升就误伤身边的健康细胞。在动物模型中,这种新型T细胞疗法展现出了显著的疗效。
这项研究的价值,放在整个癌症免疫疗法的发展脉络中,就更容易理解了。
过去十几年,以CAR-T(嵌合抗原受体T细胞疗法)为代表的免疫细胞治疗,在血液肿瘤领域取得了巨大成功,被誉为“治愈癌症的曙光”。但CAR-T疗法在治疗实体瘤(如肺癌、肝癌等)时,效果却一直不太理想,其中一个重要原因,就是其识别肿瘤的“探头”设计还不够精妙,容易脱靶或灵敏度不足。
中国科学家这次从T细胞最根本的识别机制——TCR入手,找到了一个精巧、普适的“升级”策略。它不是另起炉灶,而是对天然机制的一次巧妙优化。这种思路为开发新一代针对实体瘤的高效、精准T细胞疗法,打开了一扇全新的大门。
这不仅是基础科学上的一次突破,更展示了我国在生命科学前沿领域,从“跟跑”到“并跑”,甚至在某些方向上开始“领跑”的创新实力。当然,从动物实验到真正用于患者的药物,还有很长的路要走。但这无疑是一个激动人心的开始,让我们看到了未来免疫治疗更多、更好的可能性。
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