Иммунологи в больнице Св. Детская исследовательская больница Джуда нанесла на карту ранее неизвестный биологический механизм, с помощью которого иммунная система вырабатывает Т-клетки, убивающие бактерии, вирусы и опухолевые клетки.
Полученные данные имеют множество значений для того, как адаптивная иммунная система реагирует на инфекции, чтобы генерировать такие Т-клетки памяти. Эксперименты выявили механизмы, которые подавляют развитие долгоживущих Т-клеток памяти, которые постоянно обновляются для защиты организма с течением времени. Блокирование этих тормозных механизмов с помощью фармакологических или генетических подходов может повысить защитный иммунитет против инфекций и рака.
Исследователи также обнаружили подтип Т-клеток памяти, который они назвали терминальными эффекторными первичными клетками. Картирование пути, который контролирует эти клетки, повышает возможность манипулирования этим путем для повышения способности иммунной системы убивать микробы и раковые клетки.
Картирование пути контроля также дало понимание того, что диета может иметь большее влияние на иммунную функцию, чем считалось ранее.
Под руководством доктора философии Хунбо Чи.D., отдела иммунологии, исследование опубликовано сегодня в журнале Cell. Первые авторы – Hongling Huang, Ph.D., и Пейпей Чжоу, Ph.D., иммунологии.
Картирование метаболических механизмов с помощью CRISPR
Когда организм сталкивается с инфекцией, иммунная система начинает вырабатывать эффекторные Т-клетки, чтобы атаковать вторгшиеся бактерии или вирусы. Есть два типа этих Т-клеток. Один тип – это клетки-предшественники памяти, которые могут развиваться в Т-клетки памяти, которые сохраняются в течение длительного времени для защиты организма. Это Т-клетки, которые производят вакцинации. Второй тип – это короткоживущие терминальные эффекторные Т-клетки, которые обладают немедленной цитотоксической активностью.
В этом исследовании исследователи стремились составить карту метаболического механизма, который контролирует, как иммунная система решает производить Т-клетки памяти. Чи и его коллеги сосредоточились на малоизвестных механизмах, которые подавляют образование этого типа Т-клеток.
Ученые использовали технологию манипулирования генами под названием CRISPR, чтобы отсеять более 3000 генов, контролирующих метаболизм, в клетках мыши. Цель состояла в том, чтобы открыть гены, регулирующие "судьба" эффекторных Т-клеток и Т-клеток памяти.
Питательные вещества играют неожиданную роль в судьбе Т-клеток
Исследование выявило ранее неизвестную роль, которую питательные вещества, такие как аминокислоты и определенные сахара, играют в регулировании судьбы Т-клеток. К удивлению исследователей, анализ выявил связанные с питательными веществами пути, которые подавляют выработку Т-клеток памяти.
"Предвзятое мнение о роли питательных веществ в функции иммунных клеток заключалось в том, что клетки полагаются на питательные вещества как на источник энергии и строительные блоки," Хуанг сказал. "Но наше исследование предлагает другую точку зрения – что питательные вещества участвуют в тормозных путях, и что лишение определенных питательных веществ или метаболитов может быть полезно для адаптивного иммунитета.
"Похоже, это предполагает, что то, что вы едите и пьете, может иметь большее влияние на иммунную функцию, чем считалось ранее," Хуанг сказал. "Это будет важный путь для будущих исследований."
Выявлен новый подтип Т-лимфоцитов
Исследования также выявили новый подтип эффекторных Т-клеток, который они назвали терминальными эффекторными первичными клетками. Блокирование развития этих клеток может быть ключом к усилению Т-клеточного иммунитета. Работа исследователей определила путь, который контролирует переход развивающихся Т-клеток от промежуточной стадии к зрелым терминальным первичным эффекторным клеткам.
Исследователи обнаружили, что они могут манипулировать этим путем, чтобы удерживать конечные эффекторные первичные клетки на этой промежуточной стадии, которая побуждает их пролиферировать с образованием большего количества Т-клеток памяти. "Эти результаты подчеркивают возможность воздействия на этот путь для повышения защитного иммунитета против инфекций и опухолей," Чи сказал.
"Мы очень рады этим открытиям," Чи сказал. "Выявив эту ось передачи сигналов питательных веществ, наши исследования предоставляют новые биологические идеи и терапевтические цели для усиления ответов Т-клеток памяти и защитного иммунитета против патогенов и опухолей."