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　　一种名为嗜中性粒细胞（neutrophils）的白细胞是免疫系统中的“全地形车”（all-terrain vehicle），在免疫系统中具有多种作用。该细胞可以对抗体内任何组织和器官发生的感染或外伤，尽管这些组织和器官在细胞层面以及生物化学成分方面存在着诸多的差异。布朗大学（Brown University）工程学院（School of Engineering）和?艾伯特医学院（Warren Alpert Medical School）外科系（Department of Surgery）的研究人员合作发明了一种研究嗜中性粒细胞如何在这些有限空间内运动的新型检测技术。该技术主要是使用两个水凝胶袋夹在一起产生微尺度空间。嗜中性粒细胞可以置于该微尺度空间中，该空间可以模拟嗜中性粒细胞在组织内的。定时机测量这些细胞运动的速度，牵引力显微镜测定细胞给周围凝胶的力的大小。

　　在发表于Journal of Biological Chemistry的论文中，研究人员使用该设备了嗜中性粒细胞运动的新细节。身体组织常狭窄、密闭的三维空间，该空间在物理形态和弹性上变化很大。研究人员表示，嗜中性粒细胞对周围的物理属性十分：它们在平整表面上的行为与在有限的三维空间内的行为不同。最后，该团队希望这一系统能用于筛选药物，用于优化在特殊组织中嗜中性粒细胞对抗感染的能力。

　　传统观念认为，实验室中对嗜中性粒细胞运动的研究通常在由塑料或玻璃构成的二维不可弯曲表面上进行。这些研究显示，嗜中性粒细胞使用手臂状附肢整合素（integrins）来运动。细胞伸出整合素，像微小的抓钩一样紧紧抓在平整的表面上，然后将这些整合素向内卷起，细胞就能够向前爬行。

　　科学家认为，整合素能够显著降低细胞在组织内运动的能力。他们认为，这会是对抗嗜中性粒细胞、健康组织的自身免疫疾病的一个很好的策略。

　　但是2008年一篇影响重大的论文显示，嗜中性粒细胞还有另外一种运动模式。该论文证明整合素被关闭的细胞仍能够在密集的组织中运动。

　　布朗大学的工程学助理教授Christian Franck和同事想进一步了解细胞的第二种运动模式。

　　Franck说：“在平整的二维表面上，细胞进行整合素依赖型运动，但在复杂的三维材料中，细胞则进行非整合素依赖型运动。我们提出的问题是，能否找到一个体外系统创造非整合素依赖型运动，因为这种运动不能在常规的培养皿中观察到。”

　　通过使用凝胶系统和牵引力显微镜，Franck和同事发现在受的时候，嗜中性粒细胞的力作用于几个不同的点。在细胞底部，力的产生方式与整合素依赖型运动中相同，但在细胞顶部存在另一种力。细胞以其核叶（细胞存储DNA遗传信息的区域）推动凝胶的上表面来运动。

　　Franck说：“这就像攀岩者在峡谷壁上攀岩一样。”

　　为了确定在没有整合素的情况下，核叶产生的力是否对细胞运动起作用，研究者进行了另外一项实验，在这项实验中科学家使用化学方法了细胞中的整合素。果然，细胞在受的凝胶间仍能够运动，而且运动得更快。

　　Franck说：“我们证明，物理是在相对简单的设置下模拟非整合素依赖型运动的关键因素，这种运动模式在平整的表面上无法模拟。”

　　受细胞在没有整合素时运动得更快这一事实表明，虽然整合素不是细胞运动所必需的，但其仍然起着调控作用。

　　Franck说：“研究证明，整合素的作用并不黑即白，即使在非整合素依赖型运动中，整合素仍调节着运动和力的产生。”

　　目前，研究人员可以在实验室中模拟嗜中性粒细胞如何在受的空间内运动，Franck和他的团队计划进行进一步精密调节该运动的实验。他们所开发的系统使他们能够控制细胞运动所在的凝胶表面的硬度，模仿体内组织硬度的变化。

　　Franck指出：“如果嗜中性粒细胞的运动模式在一定的组织中是一定的，我们也许可以减弱其反应。例如，我们可以使其在肌肉中运动得快些，而在其它地方运动的慢些。”

　　这一新系统也可用于测试起同样作用的药物，这种药物对免疫系统紊乱的患者大有裨益。

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