新发现的表面结构可能会影响免疫功能

弗莱堡的研究人员将新的显微方法与基于机器学习的图像分析相结合，发现了活 B 细胞表面的新结构，这些结构会影响其抗原受体的分布和可能的功能。研究人员的研究已发表在The EMBO Journal上。

B 细胞是我们免疫系统的重要组成部分，可通过其表面的特殊受体识别病原体。弗莱堡大学的科学家现在可以观察这些受体如何分布在活细胞和运动细胞的表面。他们发现 B 细胞表面被塑造成相互连接的脊和突起的特征景观。

在这片土地上，IgM 类 B 细胞抗原受体 (IgM-BCR) 聚集在特定区域。受体定位的精确性及其聚集成更大的单元可能构成了一种机制，该机制控制受体信号并促进抗原感应，从而激活 B 细胞。

B淋巴细胞的表面结构

在大多数免疫学教科书中，淋巴细胞被描绘成圆形的球状细胞，其光滑的表面带有随机分布的受体。光滑的非结构化 B 细胞表面的概念已经受到固定和冷冻淋巴细胞的电子显微照片的挑战，显示细胞表面上称为微绒毛的薄膜突起。这些触手状结构帮助免疫细胞寻找病原体的分子标记，即所谓的抗原。

B 淋巴细胞通过其不同类别的 B 细胞抗原受体 (BCR) 识别此类抗原。这些抗原受体是复杂的分子机器，当被激活时，它们会与其他分子相互作用以启动信号级联，导致 B 细胞分化为浆细胞并产生保护性抗体。

高速活细胞图像

来自 BIOSS 和 CIBSS 卓越集群的 Michael Reth 教授的研究小组——弗莱堡大学综合生物信号研究中心与 BIOSS 和 CIBSS 研究员 Ralf Reski 教授小组合作， BioImaging (EMBL) 和德国奥斯纳布吕克大学的研究人员分析了 IgM-BCR 如何分布在活 B 细胞的 3D 表面。

为此，他们使用了一种称为晶格光片显微镜(简称 LLSM)的技术。“这种方法可以以非常高的速度捕获活细胞的体积图像，”该研究的第一作者、弗莱堡大学的 Deniz Saltukoglu 博士解释说。

“在其他类型的高分辨率显微镜中，细胞需要附着在一个平面上，这会完全改变 B 细胞的外部结构。LLSM 使我们能够在模拟生物组织的环境中观察细胞，这意味着结构和我们看到的运动基本上没有受到干扰，”她说。

然后，研究人员开发了自定义图像分析工具来量化和客观地描述微观数据。“我们需要分割图像并分离形态特征，”Saltukoglu 描述道。

“到目前为止，这只是用二维数据完成的，所以我们必须为体积、时间过程数据开发新的计算工具。” 为此，研究人员从用于绘制地理数据地图以进行考古调查的算法中获得灵感。

通过这种方法，他们发现 B 细胞表面带有一个升高的脊网络，微绒毛从网络的交叉点生长。在这个“细胞景观”中，IgM-BCR 形成簇，沿着脊聚集，靠近微绒毛的底部。这些簇的位置与细胞表面脊的动态运动有关。

“我们认为抗原受体的 3D 位置控制着它们的活性，”Reth 说。“微绒毛基部的定位可能会阻止它们不必要的激活。一旦 B 细胞收到危险信号，它们就会扩展它们的微绒毛，我们假设 IgM-BCR 簇随后被招募到尖端，在那里它们被定位在抗原感应的最佳位置”

这一假设与 Reth 小组的其他发现一致，这表明 IgM-BCR 是通过与调节辅助受体的横向相互作用来调节的。这意味着抗原受体的位置和分布可能代表影响免疫系统细胞信号和激活的额外控制机制。

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