Při boji s nemocí musí naše imunitní buňky rychle dosáhnout svého cíle. Vědci z Rakouského institutu vědy a technologie (ISTA) nyní zjistili, že imunitní buňky aktivně generují svůj vlastní naváděcí systém pro navigaci ve složitých prostředích. To zpochybňuje předchozí představy o těchto pohybech. Zjištění vědců zveřejněné v časopise vědecká imunologie, zlepšit naše znalosti o imunitním systému a nabídnout potenciální nové přístupy ke zlepšení lidské imunitní odpovědi.
Imunitní hrozby, jako jsou choroboplodné zárodky nebo toxiny, mohou vzniknout kdekoli v lidském těle. Naštěstí imunitní systém – náš ochranný štít – má složité způsoby, jak se s těmito hrozbami vypořádat. Například zásadní aspekt naší imunitní reakce zahrnuje koordinovaný kolektivní pohyb imunitních buněk během infekce a zánětu. Jak ale naše imunitní buňky vědí, kterou cestou se vydat?
Touto otázkou se zabývala skupina vědců ze skupiny Sixt a skupiny Hannezo z Rakouského institutu vědy a techniky (ISTA). V jejich studii, zveřejněné dnes v Vědecká imunologievýzkumníci vrhli světlo na schopnost imunitních buněk kolektivně migrovat přes složitá prostředí.
Dendritické buňky – poslové
Dendritické buňky (DC) jsou jedním z hlavních hráčů v naší imunitní odpovědi. Fungují jako poslové mezi vrozenou reakcí – první reakcí těla na vetřelce, a adaptivní reakcí – zpožděnou reakcí, která se zaměřuje na velmi specifické bakterie a vytváří vzpomínky na boj s budoucími infekcemi. Stejně jako detektivové, DC skenují látky a hledají vetřelce. Jakmile lokalizují místo infekce, jsou aktivováni a okamžitě migrují do lymfatických uzlin, kde dodají bojový plán a zahájí další kroky v kaskádě. Jejich migrace do lymfatických uzlin je řízena chemokiny – malými signálními proteiny uvolňovanými lymfatickými uzlinami – které vytvářejí gradient. V minulosti se věřilo, že DC a další buňky imunitního systému reagují na tento vnější gradient pohybem směrem k vyšší koncentraci. Nový výzkum provedený na ISTA však nyní tuto představu zpochybňuje.
Jeden přijímač – dvě funkce
Vědci se blíže podívali na receptor – povrchovou strukturu nacházející se na aktivovaných DC nazývanou „CCR7“. Základní funkcí CCR7 je vazba na molekulu specifickou pro lymfatické uzliny (CCL19), která spouští další kroky imunitní odpovědi. „Zjistili jsme, že CCR7 nejen detekuje CCL19, ale také aktivně přispívá k utváření distribuce koncentrací chemokinů,“ vysvětluje Jonna Alanko, bývalá postdoktorandka v laboratoři Michaela Sixta.
Pomocí různých experimentálních technik prokázali, že jak DC migrují, vychytávají a internalizují chemokiny prostřednictvím receptoru CCR7, což vede k místnímu vyčerpání koncentrace chemokinů. S menším počtem signálních molekul se pohybují směrem k vyšším koncentracím chemokinů. Tato duální funkce umožňuje imunitním buňkám generovat vlastní naváděcí signály, aby efektivněji organizovaly svou kolektivní migraci.
Pohyb závisí na buněčné populaci
Aby kvantitativně porozuměli tomuto mechanismu v mnohobuněčném měřítku, Alanko a kolegové se spojili s teoretickými fyziky Edouardem Hannezem a Mehmetem Can Ucarem, také z ISTA. Se svými odbornými znalostmi v oblasti pohybu a buněčné dynamiky vytvořili počítačové simulace, které byly schopny replikovat Alankovy experimenty. Pomocí těchto simulací vědci předpověděli, že pohyb dendritických buněk nezávisí pouze na jejich individuálních reakcích na chemokin, ale také na hustotě buněčné populace. “Byla to jednoduchá, ale netriviální předpověď; čím více buněk je, tím ostřejší gradient generují – to skutečně zdůrazňuje kolektivní povahu tohoto jevu!” říká Can Ucar.
Kromě toho vědci zjistili, že T buňky – specifické imunitní buňky, které ničí škodlivé zárodky – také těží z této dynamické interakce ke zlepšení jejich vlastního směrového pohybu. „Chceme zjistit více o tomto novém principu interakce mezi populacemi buněk s probíhajícími projekty,“ pokračuje fyzik.
Zlepšení imunitní odpovědi
Zjištění jsou krokem novým směrem v tom, jak se buňky pohybují v našem těle. Na rozdíl od toho, co se dříve věřilo, imunitní buňky nejen reagují na chemokiny, ale také hrají aktivní roli při utváření vlastního prostředí konzumací těchto chemických signálů. Tato dynamická regulace signálních signálů poskytuje elegantní strategii pro řízení vlastního pohybu a pohybu ostatních buněk imunitního systému.
Tento výzkum má významné důsledky pro naše pochopení toho, jak jsou imunitní reakce koordinovány v těle. Odhalením těchto mechanismů by vědci mohli potenciálně navrhnout nové strategie pro zlepšení náboru imunitních buněk na konkrétní místa, jako jsou nádorové buňky nebo oblasti infekce.