感染中のリンパ節の免疫の細胞メカニズムを理解するためのシステム生物学的アプローチ

ナイーブT細胞が樹状細胞の表面にMHC結合ペプチドとして提示された外来抗原が認識されると、適応免疫が二次リンパ組織で開始されます。ナイーブレパートリーのT細胞のごく一部のみが、特定のエピトープに特異的なT細胞受容体を発現しますが、抗原認識はT細胞の活性化と増殖を引き起こし、したがって抗原特異的クローンを大幅に拡大します。拡張されたT細胞は、サイトカインを分泌したり、感染した細胞を殺したりするために、B細胞応答または感染部位へのトラフィックのヘルパー機能に役立ちます。過去10年間、リンパ組織の2光子顕微鏡は、T細胞の発達、抗原認識、細胞輸送、エフェクター機能に重要な光を当ててきました。これらのデータにより、洗練された定量的モデルと計算モデルの開発が可能になりました。これにより、シリコの仮説をテストするために使用され、そうでなければ実験的に探索することが不可能または困難です。ここでは、これらのモデルとその主要な調査結果をレビューし、モデリングアプローチが複雑な免疫システムの理解を促進する態勢を整えている残りの質問を強調します。

Adaptive immunity is initiated in secondary lymphoid tissues when naive T cells recognize foreign antigen presented as MHC-bound peptide on the surface of dendritic cells. Only a small fraction of T cells in the naive repertoire will express T cell receptors specific for a given epitope, but antigen recognition triggers T cell activation and proliferation, thus greatly expanding antigen-specific clones. Expanded T cells can serve a helper function for B cell responses or traffic to sites of infection to secrete cytokines or kill infected cells. Over the past decade, two-photon microscopy of lymphoid tissues has shed important light on T cell development, antigen recognition, cell trafficking and effector functions. These data have enabled the development of sophisticated quantitative and computational models that, in turn, have been used to test hypotheses in silico that would otherwise be impossible or difficult to explore experimentally. Here, we review these models and their principal findings and highlight remaining questions where modeling approaches are poised to advance our understanding of complex immunological systems.