Twoje jelita to pole bitwy. Komórki wyściełające jelito cienkie muszą równoważyć dwie pozornie sprzeczne zadania: wchłanianie składników odżywczych z pożywienia i czujne wypatrywanie patogenów próbujących zaatakować twoje ciało.
„To powierzchnia, do której mogą przedostać się patogeny” – mówi adiunkt Instytutu Immunologii La Jolla (LJI), dr Miguel Reina-Campos. „To ogromne wyzwanie dla układu odpornościowego”.
W jaki sposób komórki odpornościowe chronią jelita? Nowe badania prowadzone przez naukowców z LJI na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego i Instytutu Immunologii Allena pokazują, że zwalczające patogeny komórki odpornościowe, zwane komórkami T CD8 pamięci rezydentnej w tkankach (komórki TRM), przechodzą zaskakującą transformację – i relokację – w trakcie zwalczać infekcje w jelicie cienkim.
W rzeczywistości komórki te dosłownie unoszą się wyżej w tkance, aby zwalczać infekcje, zanim patogeny będą mogły rozprzestrzenić się na głębsze, bardziej wrażliwe obszary.
„Tkanka jelit ewoluowała, aby dostarczać sygnały naciekom komórek odpornościowych – umieszczać komórki odpornościowe w określonych miejscach, aby miały lepszą zdolność powstrzymywania patogenów” – mówi Reina-Campos, pierwsza autorka nowego badania Nature wraz ze współpierwszym autorem Alexandrem Monellem z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego oraz współautorami-starszymi autorami Maximilianem Heegiem, MD i Anandą W. Goldrath, Ph.D. z Allen Institute for Immunology i UC San Diego.
Nowe odkrycia uzupełniają coraz większą liczbę dowodów na to, że komórki odpornościowe przystosowują się do ochrony określonych tkanek. Reina-Campos uważa, że te komórki odpornościowe „zamieszkujące tkanki” mogą odegrać kluczową rolę w przyszłych immunoterapiach przeciwnowotworowych, ukierunkowanych na nowotwory w określonych narządach.
Limfocyty T w ruchu
Reina-Campos i jego współpracownicy badali powstawanie komórek TRM w jelicie cienkim. Zespół wykorzystał najnowocześniejszą technologię zwaną transkryptomią przestrzenną do śledzenia tych komórek w próbkach tkanek ludzkich i mysich.
Ich praca wykazała, że w jelicie cienkim znajdują się dwa rodzaje komórek TRM. Komórki te są podzielone pomiędzy maleńkie, przypominające palce struktury „kosmków”, które wyścielają jelito cienkie, lub „krypty” pomiędzy wystającymi kosmkami.
Naukowcy odkryli, że komórki TRM podobne do progenitorowych żyją bliżej krypt między kosmkami. Z drugiej strony zróżnicowane TRM zajmują bardziej odsłonięte obszary na szczycie kosmków. „Zróżnicowane komórki odpornościowe są bardziej odsłonięte w górnej części kosmków i tam mają lepszą zdolność ochrony przed infekcjami” – mówi Reina-Campos.
Tymczasem w kryptach nadal występuje niewielka populacja rezerwowa komórek TRM podobnych do progenitorowych. „Komórki te mogą uzupełniać pulę efektorowych limfocytów T, więc układ odpornościowy utrzymuje je jako rezerwowe w głębszych partiach tkanki” – dodaje Reina-Campos.
Co utrzymuje te populacje w porządku i pod kontrolą?
Aby szpiegować te ważne komórki odpornościowe w ich naturalnym środowisku, Reina-Campos i współpracownicy wykorzystali nową technologię – zwaną transkryptomią przestrzenną – w celu jednoczesnej obserwacji milionów cząsteczek informacyjnego RNA z rozdzielczością subkomórkową.
„Po raz pierwszy udało nam się uchwycić powstawanie pamięci immunologicznej w przestrzeni i czasie” – mówi Reina-Campos.
Przyglądając się jelitom cienkim po infekcji wirusowej, naukowcy odkryli, że jelito wydziela sygnały chemiczne, które instruują komórki odpornościowe, dokąd mają się udać i co robić. „To badanie oferuje nowe źródło informacji o znajdowaniu sygnałów, które pozycjonują mieszkańców układu odpornościowego w celu wzmocnienia odporności jelit” – mówi Reina-Campos.
Mat na chorobę?
Reina-Campos dziękuje swojemu mentorowi, Goldrathowi, a także wiedzy Heega i Monella za umożliwienie przeprowadzenia tego badania. Jak wyjaśnia Reina-Campos, Heeg i Monell opracowali nowe podejścia obliczeniowe, aby zrozumieć ogromne ilości danych przechwyconych za pomocą transkryptomiki przestrzennej.
„Doprowadziło to do przełomu w naszej zdolności jednoczesnego badania setek, a nawet tysięcy genów w nienaruszonych tkankach” – mówi Reina-Campos. „Dzięki temu badaniu otworzyliśmy nową ścieżkę odkryć”.
Reina-Campos porównuje walkę między komórkami odpornościowymi a patogenami do meczu w szachy.
„Aby zostać arcymistrzem szachowym, trzeba wiedzieć nie tylko o bierkach: gońcach, pionkach, wieżach itp., ale także o tym, jak wspólnie poruszają się one po szachownicy” – mówi.
Przez długi czas naukowcy badali figury szachowe – analizując komórki pobrane z tkanek – ale nie przyjrzeli się dobrze samej partii szachowej. „Nie wiemy zbyt wiele o tym, jak działa szachownica, a jeszcze mniej o zasadach, które obowiązują nasze pionki poruszające się po szachownicy” – mówi Reina-Campos.
Nowe badanie pozwala naukowcom szczegółowo przyjrzeć się, w jaki sposób komórki odpornościowe oddziałują na siebie nawzajem i na planszę komórkową.
Reina-Campos twierdzi, że nowe odkrycie powinno wyznaczać kierunki przyszłych badań nad rozwojem komórek odpornościowych i przemieszczaniem się przez inne narządy o różnych strukturach tkankowych, takich jak nerki i płuca, a także nad tym, w jaki sposób komórki odpornościowe mogą zwalczać nowotwory w tych narządach.