Автор: Дарья Колмина
"Питерские заметки", 04.09.2023:
Исследователи из Института науки и технологии Австрии (ISTA) обнаружили, что иммунные клетки активно создают свою собственную систему навигации, чтобы перемещаться в сложной среде. Это вызывает сомнения в ранее принятых представлениях о движении таких клеток. Результаты исследований, опубликованные в журнале Science Immunology, расширяют знания об иммунной системе и предоставляют потенциальные новые подходы для изучения иммунного ответа человека.
Иммунологические угрозы, такие как бактерии или токсины, могут возникнуть в любой части человеческого организма. К счастью, иммунная система - наша собственная защитная стена. Она обладает сложными способами борьбы с этими угрозами. Одним из ключевых аспектов нашего иммунного ответа является координированное коллективное движение иммунных клеток во время инфекции и воспалений. Учёные задались вопросом, как иммунные клетки узнают, в каком направлении им двигаться.
Группа ученых из группы Sixt и группы Hannezo при Институте науки и технологии Австрии (ISTA) занялась этим вопросом. В этой работе исследователи прояснили способность иммунных клеток коллективно мигрировать через сложную среду.
Дендритные клетки (DC) - одни из ключевых звеньев в нашем иммунном ответе. Они действуют как посыльные между первой реакцией организма на вторжение и отсроченной реакцией, которая направлена на конкретные бактерии и создаёт память для борьбы с будущими инфекциями. Подобно детективам, эти клетки сканируют ткани в поисках нарушителей. Как только они находят место инфекции, они активируются и немедленно мигрируют в лимфатические узлы, где передают инициируют следующие шаги в этой цепочке. Их миграцию к лимфатическим узлам направляют хемокины - небольшие сигнальные белки, высвобождаемые из лимфатических узлов - которые создают градиент. Ранее считалось, что DC и другие иммунные клетки реагируют на этот внешний градиент, двигаясь в направлении более высокой концентрации. Однако новые исследования теперь вызывают сомнения в этом утверждении.
Ученые тщательно изучили рецептор - поверхностную структуру, найденную на активированных DC, называемую "CCR7". Основная функция CCR7 заключается в связывании с молекулой, специфичной для лимфатических узлов (CCL19), которая запускает следующие этапы иммунного ответа. "Мы обнаружили, что CCR7 не только чувствует CCL19, но также активно способствует формированию распределения концентрации хемокинов", - объясняет Джонна Аланко, экс-сотрудница лаборатории Майкла Сикста. С использованием различных экспериментальных техник учёные продемонстрировали, что, мигрируя, DC поглощают хемокины через рецептор CCR7, что приводит к локальному истощению концентрации хемокинов.
С меньшим количеством сигнальных молекул они двигаются дальше в направлении более высоких концентраций хемокинов. Эта двойная функция позволяет иммунным клеткам создавать свои собственные сигналы навигации, чтобы более эффективно организовать свою коллективную миграцию. Чтобы понять этот механизм на многоклеточном уровне, Аланко и ее коллеги объединились с теоретическими физиками Эдуардом Ханнезо и Мехметом Чаном Укаром.
Используя свои знания в движении и динамике клеток, они разработали компьютерные симуляции, которые смогли воспроизвести эксперименты Аланко. С помощью этих симуляций ученые предсказали, что движение дендритных клеток зависит не только от их индивидуальных реакций на хемокины, но и от плотности популяции клеток. "Это было простым, но необычным выводом: чем больше клеток, тем острее градиент, который они создают - это действительно подчеркивает коллективную природу этого явления!" - говорит Мехмет Чан Укар.
Кроме того, исследователи обнаружили, что Т-клетки - специфические иммунные клетки, уничтожающие вредные микроорганизмы - также получают выгоду от этой динамичной взаимосвязи для усиления своего направленного движения. "Мы с нетерпением ждем новых открытий в этом новом принципе взаимодействия между популяциями клеток с текущими проектами", - отметили физики. Открытия ставят нас на новый путь в понимании движения клеток внутри наших организмов. Вопреки прежним представлениям, иммунные клетки не только реагируют на хемокины, но и активно участвуют в формировании своей собственной среды, используя эти химические сигналы. Динамическое регулирование сигналов предоставляет элегантную стратегию для управления собственным движением и движением других иммунных клеток.
Иммунологические угрозы, такие как бактерии или токсины, могут возникнуть в любой части человеческого организма. К счастью, иммунная система - наша собственная защитная стена. Она обладает сложными способами борьбы с этими угрозами. Одним из ключевых аспектов нашего иммунного ответа является координированное коллективное движение иммунных клеток во время инфекции и воспалений. Учёные задались вопросом, как иммунные клетки узнают, в каком направлении им двигаться.
Группа ученых из группы Sixt и группы Hannezo при Институте науки и технологии Австрии (ISTA) занялась этим вопросом. В этой работе исследователи прояснили способность иммунных клеток коллективно мигрировать через сложную среду.
Дендритные клетки (DC) - одни из ключевых звеньев в нашем иммунном ответе. Они действуют как посыльные между первой реакцией организма на вторжение и отсроченной реакцией, которая направлена на конкретные бактерии и создаёт память для борьбы с будущими инфекциями. Подобно детективам, эти клетки сканируют ткани в поисках нарушителей. Как только они находят место инфекции, они активируются и немедленно мигрируют в лимфатические узлы, где передают инициируют следующие шаги в этой цепочке. Их миграцию к лимфатическим узлам направляют хемокины - небольшие сигнальные белки, высвобождаемые из лимфатических узлов - которые создают градиент. Ранее считалось, что DC и другие иммунные клетки реагируют на этот внешний градиент, двигаясь в направлении более высокой концентрации. Однако новые исследования теперь вызывают сомнения в этом утверждении.
Ученые тщательно изучили рецептор - поверхностную структуру, найденную на активированных DC, называемую "CCR7". Основная функция CCR7 заключается в связывании с молекулой, специфичной для лимфатических узлов (CCL19), которая запускает следующие этапы иммунного ответа. "Мы обнаружили, что CCR7 не только чувствует CCL19, но также активно способствует формированию распределения концентрации хемокинов", - объясняет Джонна Аланко, экс-сотрудница лаборатории Майкла Сикста. С использованием различных экспериментальных техник учёные продемонстрировали, что, мигрируя, DC поглощают хемокины через рецептор CCR7, что приводит к локальному истощению концентрации хемокинов.
С меньшим количеством сигнальных молекул они двигаются дальше в направлении более высоких концентраций хемокинов. Эта двойная функция позволяет иммунным клеткам создавать свои собственные сигналы навигации, чтобы более эффективно организовать свою коллективную миграцию. Чтобы понять этот механизм на многоклеточном уровне, Аланко и ее коллеги объединились с теоретическими физиками Эдуардом Ханнезо и Мехметом Чаном Укаром.
Используя свои знания в движении и динамике клеток, они разработали компьютерные симуляции, которые смогли воспроизвести эксперименты Аланко. С помощью этих симуляций ученые предсказали, что движение дендритных клеток зависит не только от их индивидуальных реакций на хемокины, но и от плотности популяции клеток. "Это было простым, но необычным выводом: чем больше клеток, тем острее градиент, который они создают - это действительно подчеркивает коллективную природу этого явления!" - говорит Мехмет Чан Укар.
Кроме того, исследователи обнаружили, что Т-клетки - специфические иммунные клетки, уничтожающие вредные микроорганизмы - также получают выгоду от этой динамичной взаимосвязи для усиления своего направленного движения. "Мы с нетерпением ждем новых открытий в этом новом принципе взаимодействия между популяциями клеток с текущими проектами", - отметили физики. Открытия ставят нас на новый путь в понимании движения клеток внутри наших организмов. Вопреки прежним представлениям, иммунные клетки не только реагируют на хемокины, но и активно участвуют в формировании своей собственной среды, используя эти химические сигналы. Динамическое регулирование сигналов предоставляет элегантную стратегию для управления собственным движением и движением других иммунных клеток.