【文獻解讀】基於超分辨顯微鏡成像揭示淋巴結中T細胞受體的空間分布

****研究介紹（節選）

當T細胞受體（TCRs）識別抗原遞呈細胞上的，與組織相容性複合體分子結合的激動劑，T細胞就會被激活。T細胞的激活很大程度上依賴於質膜上TCRs的時空排列。然而，由於光的衍射極限， T細胞上的TCRs的分子組織尚不明確。本文通過直接隨機光學重建顯微鏡和結構照明顯微鏡（SIM）觀察了淋巴結中納米尺度和微米尺度的TCRs分布。這種d和SIM方法為體內免疫反應過程中TCRs的多尺度重組提供了**個證據。在未活化T細胞上觀察到納米尺度的質膜結構域，稱為蛋白質島。這些蛋白質島以微米大小的尺寸在表麵區域內富集。在體內，T細胞的激活使TCRs區域收縮，導致蛋白島的聚集，形成穩定的TCR微簇。

NO.2研究結果（節選）

1.在未活化的淋巴結T細胞上，d可視化納米級TCR島

d成像顯示，在初始淋巴結駐留的T細胞上存在納米級的TCR島（圖1A）。用Alexa Fluor 647染料(AF-647)直接偶聯β鏈的單克隆抗體(H57)檢測TCRs。同時檢測細胞表麵和橫截麵表明在T細胞的質膜上有特異性的染色。基於TIRF的d圖像，用於區分TCR島和單個TCRs。TCRs在5c.c7 細胞的T細胞質膜上呈有序分布（圖1B）。將TCR島定義為間隔小於2.5倍定位精度的TCRs集合(圖1B中重疊的圓圈)。大多數蛋白質島顯示出更大的尺寸，不對稱的形狀(圖1 B和C)。

圖1 未活化的淋巴結T細胞上TCRs的超分辨率成像

(A)未活化T細胞上TCRs的d圖像。(B)H57-AF647單分子的聚類檢測（左），使用基於TIRF的d標記有H57-AF647的TCR島（右）。圓圈突出顯示了由單一抗體產生的檢測事件。(C)每個單個抗體（紅色）和TCR蛋白島（黑色）檢測到的事件數的表征。

2.d表明T細胞激活後形成TCR微簇

與未注射MCC肽的小鼠T細胞相比，注射MCC肽的小鼠T細胞在形狀、大小和膜粗糙度上的不均一性增加(圖2A)，與未活化的T細胞相比，活化的T細胞中的一個TCR子集大小為200-800 nm（圖2B）。這些結構類似於上述的微團簇。超分辨率圖像中的局部熒光密度峰表明蛋白質島之間的分離減少（圖2C）。

圖2 體內T細胞活化前後淋巴結中TCRs的d成像

（A）未注射MCC肽的小鼠和注射MCC肽後2、5和24小時的小鼠T細胞的超分辨圖像。（B）圖A白色框中的放大圖像（C）B中線條的強度分布。箭頭標記代表蛋白質島的局部強度峰值。相鄰蛋白質島之間的距離減小導致強度峰的重疊和結構的加寬（w1＝240，w2＝507，w3＝533，w4＝753nm）。

3.淋巴結內T細胞中的TCR島和微簇的SIM成像

使用SIM確認d的發現。在未活化的的T細胞上，SIM檢測到分離的TCR島，尺寸為100-300nm（圖3A-C）。T細胞在體內活化後，TCR分布有明顯變化，組裝間分離距離為200 ~ 500 nm（圖3D-F）。

圖3 體內T細胞激活前後淋巴結TCR的SIM成像

(A)未活化T細胞的低倍放大圖。(B)圖A白色方框的放大圖，顯示蛋白質島。(C)圖B中白色方框的放大圖，顯示其中的TCR區域和蛋白質島。(D)肽注射後5小時體內活化T細胞的低倍放大圖。(E)D中白色方框的放大圖，顯示質膜上TCRs密度高的區域。(F)E中白色方框的放大圖，顯示一個TCR微簇。

NO.3研究總結

總之，本文研究了淋巴結中T細胞在體內激活前後的TCR的組織重排，實現了亞衍射分辨率，並分辨了未活化T細胞上的TCRs蛋白島和區域。在注射了激動劑多肽的小鼠中，觀察到了微簇的形成。本研究為體內TCRs的空間組織結構提供了多條證據。

參考文獻

References

Hu YS, Cang H, Lillemeier BF. Superresolution imaging reveals nanometer- and micrometer-scale spatial distributions of T-cell receptors in lymph nodes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Jun 28;113(26):7201-6. doi: 10.1073/pnas.1512331113. Epub 2016 Jun 14. PMID: 27303041; PMCID: PMC4932922.