Badanie rzuca światło na zdolność komórek odpornościowych do zbiorowej migracji w złożonych środowiskach

Walcząc z chorobą, nasze komórki odpornościowe muszą szybko dotrzeć do celu. Naukowcy z austriackiego Instytutu Nauki i Technologii (ISTA) odkryli teraz, że komórki odpornościowe aktywnie generują swój własny system naprowadzania, umożliwiający poruszanie się w złożonym środowisku. Podważa to wcześniejsze wyobrażenia na temat tych ruchów. Ustalenia badaczy opublikowano w czasopiśmie Immunologia, Pogłębianie naszej wiedzy na temat układu odpornościowego i oferowanie potencjalnych nowych podejść do poprawy ludzkiej odpowiedzi immunologicznej.

Zagrożenia immunologiczne, takie jak zarazki lub toksyny, mogą pojawić się w całym organizmie człowieka. Na szczęście układ odpornościowy – nasza tarcza ochronna – ma własne, złożone sposoby radzenia sobie z tymi zagrożeniami. Na przykład krytyczny aspekt naszej odpowiedzi odpornościowej obejmuje skoordynowany zbiorowy ruch komórek odpornościowych podczas infekcji i stanu zapalnego. Ale skąd nasze komórki odpornościowe wiedzą, w którą stronę iść?

Zagadnieniem tym zajęła się grupa naukowców z grupy Sixt i grupy Hanizou w Austriackim Instytucie Nauki i Technologii (ISTA). W swoim badaniu opublikowanym dzisiaj w ImmunologiaNaukowcy podkreślili zdolność komórek odpornościowych do zbiorowej migracji przez złożone środowiska.

Komórki macierzyste -; posłańcy

Komórki dendrytyczne (DC) są jednym z głównych uczestników naszej odpowiedzi immunologicznej. Działa jako przekaźnik pomiędzy reakcją wrodzoną – pierwszą reakcją organizmu na najeźdźcę, a reakcją adaptacyjną – opóźnioną reakcją, która atakuje bardzo specyficzne zarazki i tworzy wspomnienia w celu zwalczania przyszłych infekcji. Podobnie jak detektywi, centra danych skanują tkanki w poszukiwaniu hakerów. Gdy zlokalizują infekcję, zostają aktywowane i natychmiast przemieszczają się do węzłów chłonnych, gdzie przekazują plan bitwy i rozpoczynają kolejne etapy łańcucha.

Jego migracją do węzłów chłonnych kierują chemokiny, małe białka sygnalizacyjne uwalniane z węzłów chłonnych, które tworzą gradient. W przeszłości sądzono, że komórki macierzyste i inne komórki odpornościowe reagują na ten gradient zewnętrzny, kierując się w stronę wyższego stężenia. Jednak nowe badania przeprowadzone w ISTA kwestionują obecnie tę koncepcję.

jedna przyszłość -; dwie prace

Naukowcy przyjrzeli się bliżej receptorowi, strukturze powierzchni występującej w aktywnych DC, zwanej CCR7. Podstawową funkcją CCR7 jest wiązanie się z cząsteczką specyficzną dla węzła chłonnego (CCL19), co uruchamia kolejne etapy odpowiedzi immunologicznej. „Odkryliśmy, że CCR7 nie tylko wykrywa CCL19, ale także aktywnie przyczynia się do kształtowania rozkładu stężeń chemokin” – wyjaśnia Jona Alanko, była badaczka ze stopniem doktora w laboratorium Michaela Sixta.

Stosując różne techniki eksperymentalne, wykazali, że podczas migracji DC pobierają i internalizują chemokiny za pośrednictwem receptora CCR7, co prowadzi do lokalnego zmniejszenia stężenia chemokin. Przy mniejszej liczbie cząsteczek sygnalizacyjnych przemieszczają się do wyższych stężeń chemokin. Ta podwójna funkcja pozwala komórkom odpornościowym generować własne sygnały prowadzące, aby skuteczniej regulować ich zbiorową migrację.

Aby ilościowo zrozumieć ten mechanizm na poziomie wielokomórkowym, Alanko i współpracownicy współpracowali z fizykami teoretycznymi Edwardem Hanizou i Mehmetem Canem Okkarem, również z ISTA. Dzięki swojej wiedzy na temat ruchu i dynamiki komórek stworzyli symulacje komputerowe, które były w stanie odtworzyć eksperymenty Alanko. Za pomocą tych symulacji naukowcy przewidzieli, że ruch komórek macierzystych będzie zależał nie tylko od ich indywidualnych reakcji na chemokiny, ale także od gęstości populacji komórek. „To była prosta, ale nietrywialna prognoza; im więcej masz komórek, tym większy gradient generujesz; to naprawdę podkreśla zbiorową naturę tego zjawiska!” Mówi, że może dens.

Ponadto naukowcy odkryli, że limfocyty T, które są specyficznymi komórkami odpornościowymi niszczącymi szkodliwe zarazki, również wykorzystują tę dynamiczną interakcję do zwiększenia swojej ruchliwości kierunkowej. Fizyk kontynuuje: „W ramach trwających projektów chętnie dowiemy się więcej na temat tej nowej zasady interakcji między populacjami komórek”.

Wzmocnienie odpowiedzi immunologicznej

Odkrycia te stanowią krok w nowym kierunku przemieszczania się komórek w naszym ciele. Wbrew temu, co wcześniej sądzono, komórki odpornościowe nie tylko reagują na chemokiny, ale także odgrywają aktywną rolę w kształtowaniu własnego środowiska poprzez konsumowanie tych sygnałów chemicznych. Ta dynamiczna regulacja sygnałów sygnalizacyjnych zapewnia elegancką strategię kierowania ruchem jego i innych komórek odpornościowych.

Badanie to ma ważne implikacje dla naszego zrozumienia sposobu, w jaki odpowiedzi immunologiczne są organizowane w organizmie. Odkrywając te mechanizmy, naukowcy mogą opracować nowe strategie mające na celu zwiększenie rekrutacji komórek odpornościowych do określonych miejsc, takich jak komórki nowotworowe lub obszary infekcji.