由弗萊堡生物學(xué)家Wolfgang Schamel教授和Wilfried Weber教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，他們控制了特定蛋白質(zhì)與T細(xì)胞(一種白細(xì)胞)相互作用的持續(xù)時(shí)間，從而顯示了免疫系統(tǒng)區(qū)分自身和非自身分子?？茖W(xué)家們?cè)趀Life雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

免疫系統(tǒng)的功能是區(qū)分身體自身的細(xì)胞和病原體。為了保護(hù)身體免受疾病侵害，它必須識(shí)別并攻擊這些病原體而不損害其自身的細(xì)胞。T細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的重要細(xì)胞類型，在該過(guò)程中起重要作用。通過(guò)它們的T細(xì)胞受體，它們不僅與非自身的病原體分子結(jié)合，而且與它們自身的非致病性分子結(jié)合。

究竟T細(xì)胞如何區(qū)分自身和非自身分子是免疫學(xué)的核心問(wèn)題。自1995年以來(lái)，人們一直認(rèn)為T細(xì)胞測(cè)量分子與受體相互作用的時(shí)間。如果分子長(zhǎng)時(shí)間結(jié)合，則將其歸類為病原體;如果它短暫地結(jié)合，那就是自我。由于尚無(wú)法通過(guò)實(shí)驗(yàn)控制結(jié)合的持續(xù)時(shí)間，因此這一假設(shè)至今既未被證實(shí)也未被駁斥。

生物工程是生物系統(tǒng)的構(gòu)建，是Freiburg Signaling Research Clusters of Excellence BIOSS和CIBSS的主要研究領(lǐng)域。在目前的T細(xì)胞項(xiàng)目中，研究人員構(gòu)建了一個(gè)混合系統(tǒng)，其中組合來(lái)自人類，植物，細(xì)菌和水母的成分，以便為系統(tǒng)配備所需的特性。通過(guò)這項(xiàng)工程專長(zhǎng)，可以精確控制T細(xì)胞受體和合成配體的結(jié)合持續(xù)時(shí)間 - 在這種情況下是來(lái)自植物的發(fā)光蛋白 - 使用紅光作為遙控器。光敏蛋白質(zhì)作為分子開關(guān)的這種用途被稱為光遺傳學(xué)?？茖W(xué)家們利用光遺傳高通量平臺(tái)OptoRobot同時(shí)對(duì)大量樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。從而，

如果研究人員使用光照條件，其中發(fā)光蛋白僅與T細(xì)胞受體短暫相互作用，則T細(xì)胞不會(huì)被激活。另一方面，在允許長(zhǎng)時(shí)間相互作用的光照條件下，發(fā)生激活。Freiburg實(shí)驗(yàn)支持T細(xì)胞基于相互作用時(shí)間區(qū)分自身和非自身致病分子的理論。

來(lái)自弗萊堡大學(xué)的卓越集群BIOSS和CIBSS，德國(guó)癌癥研究中心和海德堡大學(xué)，荷蘭瓦赫寧根大學(xué)以及杜塞爾多夫海因里希海涅大學(xué)的研究人員參與了這項(xiàng)研究。他們的研究結(jié)果可以更好地理解T細(xì)胞如何區(qū)分自我和非自我，并可能有助于推進(jìn)免疫治療和免疫系統(tǒng)攻擊自身組織的自身免疫治療。新的光遺傳學(xué)系統(tǒng)和機(jī)器人平臺(tái)也可用于研究其他受體和蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用，并提供對(duì)其激活的獨(dú)特見解。