免疫反應(yīng)可以用經(jīng)典的數(shù)學(xué)謎題來描述

細(xì)胞從敵人中選擇朋友的方式可以用一個(gè)叫做“九死一生問題”的經(jīng)典數(shù)學(xué)難題來描述。

這是生物學(xué)家、免疫學(xué)家和數(shù)學(xué)家國際合作的重要發(fā)現(xiàn)，發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。

狹義逃逸是細(xì)胞生物學(xué)中經(jīng)常使用的框架。它假設(shè)隨機(jī)移動的粒子被捕獲在只有一個(gè)小出口的空間中，并計(jì)算每個(gè)粒子逃逸所需的平均時(shí)間。

“這是一些熟悉的方程的新應(yīng)用，”麥格理大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)系的合著者賈斯汀祖(Justin Tzou)說。

Tzou與來自英國牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)、加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)和瑞典斯科維德大學(xué)的同事一起，分析了通過識別和攻擊入侵者的T細(xì)胞檢測潛在病原體的方法。研究人員發(fā)現(xiàn)，用于九死一生的方程式在決定是否觸發(fā)免疫反應(yīng)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

“九死一生的問題最終會變成T細(xì)胞受體的近親，”賈斯汀說?！斑@是關(guān)于確定擴(kuò)散的粒子在逃逸前在某個(gè)區(qū)域停留多長時(shí)間?！?

T細(xì)胞的獨(dú)特形狀為觸發(fā)被稱為T細(xì)胞受體的分子創(chuàng)造了一個(gè)所謂的“緊密接觸區(qū)”。與大多數(shù)表面相對光滑的細(xì)胞不同，T細(xì)胞被褶皺、突起和其他突起覆蓋。

長期以來，科學(xué)家們都知道T細(xì)胞受體分子位于細(xì)胞表面，可以識別敵人并引發(fā)敵對反應(yīng)。

受體中包含的分子模式反映了細(xì)菌、腫瘤和其他危險(xiǎn)入侵者表面的分子模式。但確切地說，如何識別和觸發(fā)這個(gè)過程——尤其是如何快速準(zhǔn)確地工作——一直是個(gè)謎。

研究人員認(rèn)為，T細(xì)胞異常強(qiáng)大的形狀起著重要作用。

表面的突起意味著它與潛在敵人細(xì)胞的接觸面積非常小——只有幾百納米，或者比人類頭發(fā)的寬度小一千倍。

根據(jù)新的理論，T細(xì)胞受體遵循兩秒鐘規(guī)則：如果它們在小接觸區(qū)域停留超過兩秒鐘，化學(xué)過程就會開始報(bào)警并引發(fā)攻擊。

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