这些发现可能导致新的治疗癌症的方法,8月3日《pLoS Biology》杂志上发表。
自然杀伤细胞是多产的杀手
自然杀伤细胞是我们身体抵抗病原体和癌细胞的第一道防线,它们总是存在并随时准备攻击。
自然杀伤细胞是一种高效的杀手,每天可以消灭多达六个感染细胞或癌细胞。致命的免疫细胞抓住它们的目标,用有毒物质——蛋白质和酶——在细胞膜上穿孔——将其炸毁。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。
“但如果这些物质如此致命,那么自然杀伤细胞如何在爆炸中存活?”这个问题直到现在还没人真正清楚。
被脂肪屏蔽
Yu Li是哥伦比亚大学Jordan Orange教授的一名研究生,他致力于了解自然杀伤细胞是如何工作的,也是该研究的合著者,他认为答案可能在于双层脂质——一种构成所有细胞外膜的脂肪。Li注意到,与其他细胞相比,当在显微镜下观察时,自然杀伤细胞的细胞膜看起来更有序,脂质更密集。
“关于为什么自然杀伤细胞在攻击其他细胞时不会自杀,有很多假设,但他们都提出可能有一种神奇的未知蛋白质保护这些细胞,”Li说。但Li有疑问。“基于生物物理方面的考虑,我认为一种蛋白质不足以保护细胞。当我看到这些细胞时,我想到了脂质。”
Li将他的理论付诸实践:他将细胞膜暴露于一种削弱脂质层结构的化合物中。自然杀伤细胞的细胞膜密度较低,也不太有序,因此无法抵御自身的毒素冲击,与目标细胞一起死亡。
在自然杀伤细胞攻击之前,增援部队到达
Li发现,为了确保它们的生存能力,自然杀伤细胞在发动攻击之前会立即强化细胞膜。含有致命物质的小颗粒移动到自然杀伤细胞的外缘。当颗粒将其货物释放到杀伤细胞和靶细胞之间的空间时,其自身异常致密的脂膜与自然杀伤细胞膜融合并强化。
Orange说:“从本质上说,Li发现这种膜会变成一个防爆罩。这种保护来自于膜脂的排列方式。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细胞膜的途径。”
脂质冲击屏蔽也能保护一些癌细胞
Li和Orange还发现,自然杀伤细胞并不是唯一采用脂质冲击防护的细胞。
至少一些癌细胞在自然杀伤细胞(也可能是细胞毒性T细胞,另一种利用脂质进行保护的免疫细胞)攻击时采取了保护自己的防御措施。
Li发现,侵袭性乳腺癌的细胞不受自然杀伤细胞的影响,在发病过程中会强化细胞膜。Li发现,这种强化对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,”Li说。“如果可以推广,我们可以开始考虑破坏肿瘤细胞膜的治疗方法,使其更容易受到免疫系统的攻击。”
Degranulation enhances presynaptic membrane packing, which protects NK cells from perforin-mediated autolysis