GPS komórek odpornościowych: formułowanie własnych trajektorii kierunkowych

streszczenie: Naukowcy poczynili znaczny postęp w zrozumieniu sposobu poruszania się komórek odpornościowych w organizmie. Wbrew wcześniejszym przekonaniom komórki te nie tylko reagują na sygnały kierunkowe, ale także tworzą własne ścieżki.

Badanie dostarcza wglądu w zdolność komórek macierzystych do modulowania stężenia chemokin i kierowania ich ruchem. Wiedza ta może poprawić naszą odpowiedź immunologiczną w walce z chorobami.

Kluczowe fakty:

1. Komórki dendrytyczne (DC) odgrywają kluczową rolę w odpowiedzi immunologicznej, pełniąc funkcję przekaźników i skanując tkanki w poszukiwaniu najeźdźców.
2. Zamiast po prostu podążać za gradientami chemicznymi, kraje rozwijające się dostosowują te stężenia, aktywnie je konsumując, co ułatwia ich przemieszczanie się.
3. Ruch i odpowiedź DC zależą nie tylko od indywidualnych interakcji, ale także od gęstości populacji komórek.

źródło: ISTA

Walcząc z chorobą, nasze komórki odpornościowe muszą szybko dotrzeć do celu. Naukowcy z austriackiego Instytutu Nauki i Technologii (ISTA) odkryli teraz, że komórki odpornościowe aktywnie generują swój własny system naprowadzania, umożliwiający poruszanie się w złożonym środowisku. Podważa to wcześniejsze wyobrażenia na temat tych ruchów.

Wyniki badaczy opublikowano w czasopiśmie Immunologiaoraz pogłębiać naszą wiedzę na temat układu odpornościowego i oferować potencjalne nowe podejścia do poprawy ludzkiej odpowiedzi immunologicznej.

Zagrożenia immunologiczne, takie jak zarazki lub toksyny, mogą pojawić się w całym organizmie człowieka. Na szczęście układ odpornościowy – nasza tarcza ochronna – ma swoje własne, wyrafinowane sposoby radzenia sobie z tymi zagrożeniami.

Na przykład krytyczny aspekt naszej odpowiedzi odpornościowej obejmuje skoordynowany zbiorowy ruch komórek odpornościowych podczas infekcji i stanu zapalnego. Ale skąd nasze komórki odpornościowe wiedzą, w którą stronę iść?

Zagadnieniem tym zajęła się grupa naukowców z grupy SIXT i grupy Hanizo w Austriackim Instytucie Nauki i Technologii (ISTA). W swoim badaniu naukowcy podkreślili zdolność komórek odpornościowych do zbiorowej migracji w złożonych środowiskach.

Komórki macierzyste – posłańcy

Komórki dendrytyczne (DC) są jednym z kluczowych graczy w naszej odpowiedzi immunologicznej. Działa jako przekaźnik pomiędzy reakcją wrodzoną – pierwszą reakcją organizmu na najeźdźcę, a reakcją adaptacyjną – opóźnioną reakcją, która atakuje bardzo specyficzne zarazki i tworzy wspomnienia do walki z przyszłymi infekcjami. Podobnie jak badacze, centra danych skanują tkanki w poszukiwaniu intruzów.

Po zlokalizowaniu infekcji zostają aktywowane i natychmiast przemieszczają się do węzłów chłonnych, gdzie przekazują plan bitwy i inicjują kolejne etapy łańcucha.

Ich migracją w kierunku węzłów chłonnych kierują chemokiny – małe białka sygnalizacyjne uwalniane z węzłów chłonnych – które tworzą gradient.

W przeszłości sądzono, że komórki dendrytyczne i inne komórki układu odpornościowego reagują na ten gradient zewnętrzny, kierując się w stronę wyższego stężenia. Jednak nowe badania przeprowadzone w ISTA podważają obecnie ten pomysł.

Jedna przyszłość – dwa miejsca pracy

Naukowcy przyjrzeli się bliżej receptorowi, strukturze powierzchniowej występującej w aktywowanych DC, zwanej CCR7. Podstawową funkcją CCR7 jest wiązanie się z cząsteczką specyficzną dla węzła chłonnego (CCL19), uruchamiając kolejne etapy odpowiedzi immunologicznej.

„Odkryliśmy, że CCR7 nie tylko wykrywa CCL19, ale także aktywnie przyczynia się do kształtowania rozkładu stężeń chemokin” – wyjaśnia Jonah Alanko, były pracownik naukowy ze stopniem doktora w laboratorium Michaela Sixta.

Stosując różne techniki eksperymentalne, wykazali, że podczas migracji DC pobierają i internalizują chemokiny za pośrednictwem receptora CCR7, co prowadzi do lokalnego zmniejszenia stężenia chemokin.

Przy mniejszej liczbie cząsteczek sygnalizacyjnych przemieszczają się do wyższych stężeń chemokin. Ta podwójna funkcja pozwala komórkom odpornościowym generować własne sygnały naprowadzania, aby skuteczniej regulować ich zbiorową migrację.

Ruch zależy od liczby komórek

Aby ilościowo zrozumieć ten mechanizm na poziomie wielokomórkowym, Alancu i jego współpracownicy współpracowali z fizykami teoretycznymi Eduardem Hanisu i Mehmetem Kan Ukarem, również pracującym w ISTA. Dzięki swojej wiedzy na temat ruchu i dynamiki komórek stworzyli symulacje komputerowe, które były w stanie odtworzyć eksperymenty Alanko.

Dzięki tym symulacjom naukowcy przewidzieli, że ruch komórek macierzystych zależy nie tylko od ich indywidualnych reakcji na chemokinę, ale także od gęstości populacji komórek.

„To była prosta, ale nietrywialna prognoza; „Im więcej komórek, tym większy generowany przez nie gradient, co naprawdę podkreśla zbiorowy charakter tego zjawiska” – mówi Can Ukar.

Ponadto naukowcy odkryli, że limfocyty T – specyficzne komórki odpornościowe niszczące szkodliwe zarazki – również wykorzystują tę dynamiczną interakcję do wzmocnienia swojego ruchu kierunkowego. Fizyk kontynuuje: „Chcielibyśmy dowiedzieć się więcej na temat tej nowej zasady interakcji między klastrami komórek w ramach trwających projektów”.

Wzmocnienie odpowiedzi immunologicznej

Odkrycia te stanowią krok w nowym kierunku przemieszczania się komórek w naszym ciele. W przeciwieństwie do tego, co wcześniej sądzono, komórki odpornościowe nie tylko reagują na chemokiny, ale także odgrywają aktywną rolę w kształtowaniu własnego środowiska poprzez konsumowanie tych sygnałów chemicznych. Ta dynamiczna regulacja sygnałów sygnalizacyjnych zapewnia elegancką strategię kierowania ich ruchem i ruchem innych komórek odpornościowych.

Badanie to ma ważne implikacje dla zrozumienia, w jaki sposób reakcje odpornościowe są koordynowane w organizmie. Odkrywając te mechanizmy, naukowcy mogą opracować nowe strategie mające na celu zwiększenie rekrutacji komórek odpornościowych do określonych miejsc, takich jak komórki nowotworowe lub obszary infekcji.

O tym newsie z badań neurologicznych

autor: Jonasza Alanki
źródło: ISTA
Komunikacja: Jonah Alanko – ISTA
zdjęcie: Zdjęcie przypisane Neuroscience News

Oryginalne wyszukiwanie: Zamknięty dostęp.
„CCR7 działa jako czujnik i pochłaniacz dla CCL19 w celu koordynowania zbiorowej migracji leukocytów„Autor: Jonah Alanko i in. Immunologia

podsumowanie

CCR7 działa jako czujnik i pochłaniacz dla CCL19 w celu koordynowania zbiorowej migracji leukocytów

Odpowiedź immunologiczna zależy od szybkiej i skoordynowanej migracji leukocytów. Chociaż dobrze wiadomo, że migracją pojedynczych komórek często rządzą gradienty substancji chemicznych i innych chemoatraktantów, pozostaje słabo poznane, w jaki sposób te gradienty są generowane, utrzymywane i modyfikowane.

Łącząc dane eksperymentalne z teorią chemotaktycznej polaryzacji leukocytów kierowanej przez receptor sprzężony z białkiem G (GPCR) CCR7, wykazujemy, że oprócz swojej roli jako receptora czuciowego kierującego migracją, CCR7 działa również jako generator i modulator gradientów chemicznych . .

Po ekspozycji na ligand CCR7 CCL19, komórki dendrytyczne (DC) aktywnie internalizują receptor i ligand w ramach pierwotnej odpowiedzi odczulającej GPCR.

Pokazaliśmy, że internalizacja CCR7 działa również jako skuteczny pochłaniacz chemoatraktantów, dynamicznie kształtując czasoprzestrzenny rozkład chemotaksji.

Mechanizm ten napędza złożone wzorce masowej migracji, umożliwiając krajom rozwijającym się tworzenie lub zaostrzanie gradientów chemicznych.

Pokazujemy również, że te samogenerowane gradienty mogą utrzymywać naprowadzanie DC na duże odległości, dostosowywać wzorce migracji zbiorowej do rozmiaru i geometrii środowiska oraz zapewniać sygnał naprowadzania innym komórkom towarzyszącym.

Taka podwójna rola CCR7 jako GPCR, który wykrywa i zużywa swoje ligandy, może zapewnić nową metodę samoregulacji komórkowej.