T细胞就能够检测和杀死受感染的细胞。当检测到新的威胁时，细胞会发生增殖，从几个哨兵细胞升级到一个完整的排。但是，当T细胞的起始群体数量变化时，免疫系统如何产生适量的T细胞？
如今，普林斯顿的一个团队使用数学建模提供了对这个问题的见解。研究小组发现，T细胞如何扩张的最重要因素是感染因子的起始量和细胞对该药物的亲和力。该研究有助于优化疫苗策略，该研究于上周在线发表在《PNAS》杂志上。
此前研究表明，如果T细胞的初始数量很小，那么增长幅度很大，但如果T细胞的起始数量很大，则上升幅度很小。该关系遵循数学“幂律”，其表明T细胞扩增的量与T细胞的初始数量的幂相反。
这种关系的结果是，无论是否开始使用的T细胞很少或很多，准备抵抗感染的最终数量既不太大也不太小。这对于抵抗感染的有机体是有意义的，但是普林斯顿小组想知道免疫系统中发生了什么，以使这种选择性提升成为可能。
在新感染的早期，抗原呈递细胞在其表面显示出大量抗原，但随着时间的推移，这种表现逐渐减弱，特别是如果免疫系统成功地进行了感染。
研究小组发现，这些抗原水平的降低提供了一种简单的机制，可以解释幂律关系。这个想法是T细胞以其最大速率扩增，直到抗原数量减少意味着T细胞不再能够找到抗原。
“如果你开始使用较少数量的T细胞，你可以进行更长时间的扩增，直到达到降低的抗原水平，”Mayer说。 “但如果你开始使用更多的T细胞，那么相对较快的抗原就会耗尽。”无法找到抗原的T细胞最终会停止分裂。
Wingreen说，这种关系具有进化意义，因为当感染消失时，T细胞就会停止扩张，从而使免疫系统变得过度活跃。
研究小组还研究了T细胞和抗原呈递细胞之间关系的另一个方面：两者相互作用的强度。他们的模型预测强烈粘附于抗原的细胞会增殖更长时间：对抗原的亲和力越高，最终细胞数量越大。研究人员能够通过重新分析另一项先前发表的研究的数据来检查这一预测。
Wingreen说，这些关系为疫苗开发人员提供了经验教训。疫苗涉及使用抗原刺激免疫系统细胞的产生。数学模型可以帮助研究人员确定需要多少抗原来实现最佳免疫反应。
资讯出处：For infection-fighting cells, a guideline for expanding the troops
原始出处：Andreas Mayer, Yaojun Zhang, Alan S. Perelson, Ned S. Wingreen. Regulation of T cell expansion by antigen presentation dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019; 201812800 DOI: 10.1073/pnas.1812800116