人體中的免疫細胞不斷地透過言語（或科學上講是透過訊號傳遞密碼子）來告訴細胞核，哪些基因開啟以響應病原細菌和病毒等入侵者，從而不斷評估其環境並協調其防禦功能。每個訊號密碼子都由DNA結合蛋白的多個連續作用組成，這些作用結合在一起時會引發適當的基因啟用，其方式與透過電話線的連續電訊號結合以產生對話的話幾乎相同。
加州大學洛杉磯分校的生命科學家已經確定了特定免疫細胞用來呼叫免疫防禦基因的六個“單詞”，這是理解人體用來對威脅作出反應的語言所邁出的重要一步。
此外，他們發現錯誤使用這兩個詞會啟用錯誤的基因，從而導致稱為Sjögren綜合徵的自身免疫性疾病。這項在老鼠身上進行的研究，近日發表在同行評審雜誌《免疫》（細胞出版社）上。
“細胞已經進化出一種免疫應答程式碼或語言，”資深作者亞歷山大·霍夫曼（Alexander Hoffmann）說，他是托馬斯·阿舍（Thomas M。 Asher）微生物學教授，加州大學洛杉磯分校定量與計算生物科學研究所所長。“我們已經識別出該語言中的一些單詞，並且我們知道這些單詞很重要，因為它們被濫用時會發生什麼。現在我們需要了解這些單詞的含義，並且我們正在迅速發展。這與考古學家一樣令人興奮發現了羅塞塔石碑，並可能開始閱讀埃及象形文字。”
研究人員專注於巨噬細胞，專門的免疫細胞所使用的單詞，這些免疫細胞清除了人體潛在的有害顆粒，細菌和死亡細胞。他們使用先進的顯微鏡技術“偵聽”健康小鼠中的巨噬細胞，並鑑定了與免疫威脅相關的六個特定密碼子詞。然後，他們對老鼠體內的巨噬細胞進行了同樣的處理，這些巨噬細胞含有類似於人類乾燥綜合徵的突變，以確定這種疾病是否是由於這些詞語使用不當造成的。
霍夫曼說：“實際上，我們發現在使用這兩個詞時存在缺陷。” “這似乎不是在說‘對街道上的攻擊者做出反應’，牢房錯誤地說‘對房子中的攻擊者做出了反應’。”
研究人員說，這些發現表明，塞格倫氏病並非長期以來一直是由慢性炎症引起的，而是由密碼子詞混淆導致的，該密碼子混淆會導致不適當的基因啟用，從而導致人體自我攻擊。下一步將是找到糾正單詞混淆選擇的方法。
科學家說，許多疾病都與細胞溝通錯誤有關，但這項研究是第一個認識到免疫細胞使用一種語言，識別該語言中的單詞並證明當單詞選擇錯誤時會發生什麼的第一個研究。霍夫曼希望該團隊的發現將為發現與其他疾病有關的單詞提供指導。
戰爭中的免疫系統：文字和程式碼
免疫細胞如何有效地激發針對每種病原體的特異性反應？霍夫曼說，答案在於“訊號通路”，這是將免疫細胞的受體分子（感知病原體的存在）與不同種類的防禦基因聯絡起來的通訊通道。轉錄因子NFκB是這些訊號傳導途徑之一，並且被認為是免疫細胞對病原體威脅的反應的中央調節劑。
他說：“巨噬細胞能夠對不同型別的病原體做出反應，並具有不同的防禦能力。防禦部隊-陸軍，海軍，空軍，特種作戰部隊-是由基因組介導的。” “對於每種免疫威脅，必須動員正確的基因組。這需要與這些單位進行準確，可靠的關於威脅性質的交流。NF？B動態提供了交流程式碼。我們在此程式碼中識別出單詞，但是我們尚未完全理解每個防禦單位如何解釋密碼子詞的各種組合。”
霍夫曼指出，當然，召集錯誤的單位不僅無效，而且還可能造成損害，因為車輛會毀壞道路，發生事故甚至更嚴重，例如約格倫氏病以及其他疾病。
演算法，計算機和微積分：識別六個詞
在這項研究中，科學家分析了超過12，000個細胞如何響應27種免疫威脅條件進行通訊。基於時間上NF？B動態的可能排列，他們生成了900多個潛在“單詞”的列表-類似於三字母單詞與第二個字母的母音的所有組合。
然後，他們使用1940年代最初為電信行業開發的演算法，監控了當巨噬細胞對刺激物（例如病原體衍生的物質）做出響應時，哪些潛在的單詞傾向於出現。他們發現六個特定的動態特徵或“單詞”與該響應最相關。
打個比方，是在交談中聽某人，發現傾向於使用某些三個字母的單詞，例如“ the”，“ boy”，“ toy”和“ get”，而不是“ biy”或“ bey” ”的主要作者Adewunmi Adelaja說，他獲得了博士學位。在霍夫曼（Hoffmann）的實驗室工作，現在正朝著加州大學洛杉磯分校（UCLA）的醫學博士方向努力。
然後，研究小組使用機器學習演算法對巨噬細胞的免疫反應進行建模。他們問道，如果他們教計算機六個單詞，當計算機化的細胞正在“交談”時，它是否能夠識別刺激？他們確認可以。進一步深入研究，他們探索瞭如果計算機只有五個單詞可用時會發生什麼情況。他們發現計算機在識別刺激時犯了更多的錯誤，導致研究小組得出結論，六個單詞都是可靠的蜂窩通訊所必需的。
科學家還利用微積分研究了產生該詞的免疫細胞內部的生化分子相互作用。
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