Как ваша иммунная система принимает решение: бороться с вторгающимися патогенами сейчас или готовиться к борьбе с ними в будущем? Оказывается, он может передумать .
У каждого человека есть от 10 до 100 миллионов уникальных Т-клеток , которые выполняют важную работу в иммунной системе: патрулируют организм на предмет вторжения патогенов или раковых клеток, которые необходимо уничтожить. Каждая из этих Т-клеток имеет уникальный рецептор, который позволяет ей распознавать чужеродные белки на поверхности инфицированных или раковых клеток. Когда правильная Т-клетка встречает правильный белок, она быстро образует множество своих копий, чтобы уничтожить патогенный патоген.
Важно отметить, что этот процесс пролиферации приводит к образованию как короткоживущих эффекторных Т-клеток, которые останавливают немедленную атаку патогена, так и долгоживущих Т-клеток памяти, которые обеспечивают защиту от будущих атак. Но как Т-клетки решают, образовывать ли клетки, убивающие патогены сейчас, или защищающие от будущих инфекций?
Мы — команда биоинженеров , изучающих процесс созревания иммунных клеток. В нашем исследовании , недавно опубликованном в журнале Immunity , мы обнаружили, что наличие нескольких путей принятия решения о том, убивать ли патогены сейчас или готовиться к будущим захватчикам, повышает способность иммунной системы эффективно реагировать на различные типы проблем.
Бороться или помнить?
Чтобы понять, когда и как Т-клетки решают стать эффекторными клетками, убивающими патогены, или клетками памяти, готовящимися к будущим инфекциям, мы сняли фильмы, на которых Т-клетки делятся в ответ на стимул, имитирующий встречу с патогеном.
TCF1 (желтый) заглушается случайным образом при активации Т-клеток, что приводит к раннему раздвоению эффекторных клеток и клеток памяти. Счетчик в часах. Фото: Кэтлин Абади/Kueh Lab.
В частности, мы отслеживали активность гена, называемого Т-клеточным фактором 1 или TCF1. Этот ген необходим для долговечности клеток памяти. Мы обнаружили, что стохастическое или вероятностное подавление гена TCF1, когда клетки противостоят вторгающимся патогенам и воспалению, приводит к раннему решению о том, станут ли Т-клетки эффекторными клетками или клетками памяти. Воздействие более высоких уровней патогенов или воспаления увеличивает вероятность образования эффекторных клеток.
Однако к удивлению мы обнаружили, что некоторые эффекторные клетки, которые на раннем этапе отключили TCF1, смогли снова включить его после устранения патогена, позже становясь клетками памяти.
С помощью математического моделирования мы определили, что эта гибкость в принятии решений среди Т-клеток памяти имеет решающее значение для создания нужного количества клеток, которые реагируют немедленно, и клеток, которые готовятся к будущему, в зависимости от тяжести инфекции.
Понимание иммунной памяти
Правильное формирование стойкой, долгоживущей Т-клеточной памяти имеет решающее значение для способности человека противостоять болезням, начиная от простуды и заканчивая COVID-19 и раком.
С точки зрения социальных и когнитивных наук гибкость позволяет людям адаптироваться и оптимально реагировать на неопределенную и динамичную среду. Аналогичным образом, для иммунных клеток, реагирующих на патоген, гибкость в принятии решения о том, становиться ли клетками памяти, может обеспечить большую отзывчивость на развивающуюся иммунную проблему.
Клетки памяти можно разделить на различные типы с различными характеристиками и ролью в защитном иммунитете. Возможно, что путь, по которому клетки памяти на ранних этапах отделяются от эффекторных клеток, и путь, по которому клетки памяти формируются из эффекторных клеток позже, приводят к возникновению определенных подтипов клеток памяти.
Наше исследование сосредоточено на памяти Т-клеток в контексте острых инфекций, которые иммунная система может успешно устранить за несколько дней, таких как простуда, грипп или пищевое отравление. Напротив, хронические заболевания , такие как ВИЧ и рак, требуют стойких иммунных реакций; долгоживущие клетки, подобные памяти, имеют решающее значение для такой устойчивости. Наша команда изучает, применимо ли гибкое принятие решений в памяти также и к хроническим заболеваниям и можем ли мы использовать эту гибкость для улучшения иммунотерапии рака.
Разрешение неопределенности относительно того, как и когда формируются клетки памяти, может помочь улучшить разработку вакцин и методы лечения, которые повышают способность иммунной системы обеспечивать долгосрочную защиту от различных инфекционных заболеваний.
