UNSW-onderzoekers met het ARC Center of Excellence in Advanced Molecular Imaging hebben een sensor gebouwd om de membraanlading van onze T-cellen te meten.

T-cellen zijn het "brein" van ons immuunsysteem, dus het is uiterst belangrijk om te begrijpen hoe ze antigeen voelen en erop reageren.

Tot nu toe wisten we niet hoe antigeenbinding aan de T-celreceptor een intracellulaire activeringsreactie veroorzaakt, of waarom de receptor geen signaal geeft als hij niet aan antigenen is gebonden.

Elektrostatische interacties tussen eiwitten (de receptor) en het membraan spelen hierbij een sleutelrol.

Nutsvoorzieningen, er is een tool voor het meten van elektrostatische membraaninteracties in cellen.

Yuanqing (Alex) Ma, een promovendus van UNSW Scientia Professor en adjunct-directeur van het Imaging Center of Excellence Katharina Gaus, was de hoofdauteur van een paper in Natuur Biotechnologie .

Alex en het team hebben een Förster-sensor voor resonantie-energieoverdracht (FRET) ontworpen en gebouwd.

Alex zei dat de membraanladingssensor de elektrische potentiaal meet aan de binnenzijde van het celplasmamembraan - een andere membraaneigenschap dan de transmembraanpotentiaal die vaak bekend is in de neurowetenschappen.

"We hebben een heel cool hulpmiddel gemaakt met behulp van een handige wetenschap waarmee we kunnen meten en zien hoe T-cellen werken, " hij zei.

"Onze FRET-sensor kan minuscule ladingen in levende cellen meten. En dit laat ons weten hoe de membraanomgeving de T-celreceptor beïnvloedt en waarom het signalen afgeeft of niet.

Het idee van het sensorontwerp was eigenlijk vrij eenvoudig, maar het idee in daden omzetten was niet eenvoudig, zei Alex.

"Er was veel vallen en opstaan ​​​​bij het bouwen van de sensor en nog meer toen we de sensor begonnen te testen, " hij zei.

"Toen we de sensor buiten de cel hadden getest, we moesten het in de cel testen - wat ook best lastig was. Er zijn zoveel onvoorspelbare factoren die optreden in een cel die onze interpretatie van de resultaten vaak bemoeilijken. Als resultaat, er zijn meerdere controles uitgevoerd om het resultaat te rechtvaardigen, wat zwaar was."

Een ander hulpmiddel dat het team onlangs heeft ontwikkeld, is een sensor die van kleur verandert wanneer de T-celreceptor geclusterd raakt, gerapporteerd in het journaal Natuurcommunicatie .

Ook deze sensor werkt in levende cellen. Nu kunnen UNSW-onderzoekers de membraanomgeving volgen met de ladingssensor, en de dynamiek van de receptor met de clustersensor.

"Deze sensoren bieden ons de mogelijkheid om membraanladingen en receptordynamiek in een cel in de loop van de tijd in kaart te brengen, wat ons vermogen heeft vergroot om de biologische functie van membraanlading in verschillende celactiviteiten te begrijpen, ' zei Alex.

"Voorheen was dit moeilijk door gebrek aan gereedschap."

Een van de dingen die de sensoren de onderzoekers hebben geholpen te begrijpen, is hoe de membraanlipide-omgeving de structuur van de T-celreceptor beïnvloedt tijdens een immunologische reactie.

Professor Gaus zei dat ze nu kunnen volgen hoe T-celactivering wordt gereguleerd.

"Vóór dit werk konden we alleen maar raden waarom de receptor geen signaal geeft in rustende cellen, " ze zei.

"Deze sensoren waren een krachttoer van Alex - het was niet gemakkelijk, bijvoorbeeld, om de sensor af te stemmen op het bereik waarin membraanladingen de receptor in- en uitschakelen.

"We hebben het allereerste directe bewijs dat elektrostatische interacties T-celreceptorsignalering reguleren."

Het team zal de tools gebruiken die in het laboratorium van UNSW zijn gemaakt om beter te begrijpen hoe T-celsignalering begint en wordt gereguleerd.

"We kijken ernaar uit om ze aan het werk te zetten en te ontdekken hoe ons immuunsysteem stroomafwaartse reacties teweegbrengt, ' zei professor Gaus.