由奧地利科學(xué)與技術(shù)研究院(IST Austria)的Michael Sixt副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將一項新發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了Science雜志上，研究結(jié)果為我們深入了解免疫細胞如何通過組織找到它們的前進的道路提供了新的幫助，這項新發(fā)現(xiàn)為“細胞在組織中沿著化學(xué)濃度梯度定向遷移”提供了第一個證據(jù)，長期以來人們一直認為細胞是這樣遷移的，但是從來沒有通過實驗證明過。

免疫細胞不斷地在我們的身體內(nèi)巡邏，來檢測是否有外來入侵者，例如細菌或病毒，為了完成這一任務(wù)，它們會離開血液，積極地穿過組織，最終經(jīng)由淋巴管重新進入循環(huán)，Michael Sixt實驗室的這項新研究闡明了這些免疫細胞是如何被指導(dǎo)穿過諸如皮膚這類組織的，人們認為，免疫細胞可以通過“觸摸”或“嗅氣味”感受周圍的環(huán)境，它們通過黏著受體粘附到例如結(jié)締組織蛋白這樣的結(jié)構(gòu)分子上；或者是利用特異性的表面受體“聞到了”可溶性的信號分子，特別是溶質(zhì)被認為是免疫細胞的定向信號，因為它們更集中也更接近生產(chǎn)源，就像可以根據(jù)花的氣味找到花一樣，免疫細胞能跟追蹤到這樣的溶質(zhì)濃度梯度，“觸摸”和“嗅氣味”這兩種原理都已經(jīng)在細胞培養(yǎng)實驗中被證實了，但是在實際的組織中是否如此，我們還不知道，

根據(jù)這一新研究的結(jié)果，小鼠皮膚中的免疫細胞利用了一個混合的策略，它們跟蹤著定向信號的梯度，這些信號物質(zhì)是不溶性的，但是可以固定于結(jié)締組織的糖分子上，研究人員觀察了一種免疫細胞，即樹突細胞，除此之外，他們還觀察了定向信號，即趨化因子CCL21，并拍下了這些細胞穿過活組織并定向移動的過程，他們發(fā)現(xiàn)，趨化因子是由淋巴管特異性產(chǎn)生的，它從生產(chǎn)源被分配到周圍組織，形成一個濃度梯度，奧地利的兩個物理學(xué)家Robert Hauschild和Tobias Bollenbach也參與了這項研究，他們得到了趨化因子分布的詳細定量信息，并且與免疫細胞的遷移路線進行了對比，觀察到的和定量預(yù)測的結(jié)果完美地匹配了：一個細胞能夠通過比較趨化因子的濃度找到下一個淋巴管，穿過它的表面，之后向更高的濃度遷移，為了完成這一工作，細胞只需要保持一定的大小，因為濃度漸變是很復(fù)雜的，一個小的細胞很容易被困在一個濃度峰值，因為它們“看不到”附近哪里有更高的濃度，為了證明他們的想法，科學(xué)家們從外面引入了過量的趨化因子，使其濃度超過了組織中趨化因子的濃度，他們發(fā)現(xiàn)，這一操作使細胞混淆了到達淋巴管的路徑，當(dāng)他們釋放趨化因子的錨到組織后，細胞仍然會變的迷惑，這暗示了溶質(zhì)是不溶的，但能是結(jié)合到組織上，

Michael Sixt指出：“這是第一次有人直接的看到和定量一個趨化因子梯度，并且展示了這些梯度是如何指導(dǎo)免疫細胞遷移的，指導(dǎo)信號錨定在組織上有很大的意義：如果它是可溶性的，即使是輕微地按摩皮膚都可能引起液體的轉(zhuǎn)移，從而破壞這種濃度梯度，相比之下， 一個固定化的梯度是一個永久和強壯的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以使之對發(fā)生在大部分組織中的液體流動變得不敏感，理解免疫細胞的運動和導(dǎo)航是十分重要的，只有這樣，我們才能想到策略來改變它們的行為。”

Michele Weber1, Robert Hauschild1, Jan Schwarz1, Christine Moussion1, Ingrid de Vries1, Daniel F. Legler2, Sanjiv A. Luther3, Tobias Bollenbach1, Michael Sixt1,*

Directional guidance of cells via gradients of chemokines is considered crucial for embryonic development, cancer dissemination, and immune responses. Nevertheless, the concept still lacks direct experimental confirmation in vivo. Here, we identify endogenous gradients of the chemokine CCL21 within mouse skin and show that they guide dendritic cells toward lymphatic vessels. Quantitative imaging reveals depots of CCL21 within lymphatic endothelial cells and steeply decaying gradients within the perilymphatic interstitium. These gradients match the migratory patterns of the dendritic cells, which directionally approach vessels from a distance of up to 90-micrometers. Interstitial CCL21 is immobilized to heparan sulfates, and its experimental delocalization or swamping the endogenous gradients abolishes directed migration. These findings functionally establish the concept of haptotaxis, directed migration along immobilized gradients, in tissues.