旋转的磁性微型机器人帮助研究人员探测免疫细胞识别

普利兹克分子工程学院和芝加哥大学化学系的研究人员设计了微小的旋转微型机器人，这些机器人与免疫细胞结合，探测免疫细胞的功能。该机器人或“六足”为科学家提供了一种新的、适应性强的方法来研究免疫细胞，并帮助设计针对癌症、感染或自身免疫疾病的免疫疗法

每个六足机器人有六个手臂，手臂上含有可能被免疫系统识别为外来分子的分子，例如来自肿瘤、病毒或细菌的蛋白质片段。研究人员可以使用六足类扫描大量免疫细胞，发现哪些免疫细胞与感兴趣的外来分子结合，以及六足类的运动如何影响这种结合

普利兹克分子工程学院分子工程副教授、发表在《自然方法》上的这篇新论文的共同高级作者Jun Huang说：“免疫细胞和免疫分子如何感知病原体的许多方面仍然是未知领域，现在我们有了这个新工具来帮助我们理解分子相互作用。”

“科学家经常使用生物材料来研究和操纵免疫系统，但我们已经开发出一种使用无机材料的方法，这是一个令人难以置信的未探索领域，”化学教授、另一位共同高级作者田博智说。“这些材料的好处是，我们可以以更多的方式改变它们的特性。”

T细胞是一种白细胞，负责识别经过树突细胞处理的外来病原体，树突细胞是具有长支臂的免疫细胞，可以捕获病原体并在其表面显示病原体分子的片段。一个人的身体里有数万亿个不同的T细胞，每个T细胞都有一个不同的T细胞受体，该受体经过微调，可以识别树突细胞上的致病分子（抗原）

想要增强免疫系统对抗特定抗原的能力的研究人员通常想知道T细胞是如何识别病原体的。但是，在数万亿个T细胞中找到精确的匹配就像大海捞针

“人们已经开发出了实现这一点的方法，但他们主要依赖于T细胞受体是否与抗原结合，”该论文的第一作者之一黄晓丹说。“由于一些T细胞受体可以与抗原结合，而不会在细胞中引发强烈的免疫反应，我们知道这不是一个完美的替代品。”

以前研究T细胞的平台也无法模拟物理力在树突状细胞和T细胞受体之间相互作用中的作用；它们通常依赖于分离的抗原，这些抗原的行为不像活的树突细胞

Tian和Huang的实验室小组使用已知的抗原-T细胞受体对来测试六足类的有效性。他们将抗原的拷贝放在所有六条腿上，然后将六足类动物浸入T细胞的混合物中。即使当匹配的T细胞在许多其他T细胞中少量存在时，六足类也只能结合正确的细胞

该论文的共同第一作者之一孟凌远说：“我们对这个系统的工作效果感到非常满意。”。“它能够以如此高的准确度挑选出正确的T细胞，这一事实超出了我们的预期。”

此外，研究团队还表明，他们可以分析与六足类结合的T细胞中由此产生的免疫反应。例如，当两个不同的T细胞与六足类结合时，它们可以确定哪一个导致更强的免疫活性。该小组还发现，与相同的T细胞与静止抗原结合时相比，旋转的六足类所施加的力会产生更强的免疫反应

“我们现在想开始将其应用于其他抗原，包括来自人类癌症和病原体的抗原，”黄说。“使用这些六足类可以探索很多问题，包括基本科学问题和临床相关问题。”

例如，六足类可用于识别对某些抗原反应最强烈的T细胞