Nosis yra pagrindiniai vartai į mūsų kūną – orui, kuriuo kvėpuojame, kvapams, kuriuos užuodžiame, ir mikrobams, kurie mus erzina. Pakeliui oras praeina pro nosies kriaukles arba turbinas – ilgas, siauras, riestas kaulo lentynas, kurios atrodo kaip lukštas ir išsikiša į kvėpavimo taką.
Kriaukles dengia unikalus audinys, išskiriantis gleives ir kuriame yra daug nervų ląstelių šakų, atsakingų už mūsų uoslę. Kriauklių struktūra ir funkcija leidžia orui sušilti ir sugerti drėgmę prieš patenkant į plaučius.
Nosies kriauklės ne tik yra pagrindinė patogenų invazijos į kvėpavimo takus vieta, bet ir turi didelę silpnąją vietą: kadangi jos yra taip arti smegenų, jos nepasiekiamos mūsų imuninės sistemos siunčiamiems antikūnams. kraujotaką viršutinių kvėpavimo takų infekcijos metu. Kaip tada esame santykinai apsaugoti nuo mikrobų įsiskverbimo ir nuolat neserga?
Šiandien paskelbtame naujame tyrime GamtaWeizmanno mokslo instituto tyrėjai išsiaiškino, kad antikūnus išskiriančios ląstelės migruoja į nosies kriaukle, kai mes sergame ar skiepijami, o iš ten jos išskiria antikūnus lokaliai į nosies ertmę. Šis atradimas gali atverti kelią veiksmingesnėms nosies vakcinoms ir naujiems nervų sistemos sutrikimų, alergijų ir autoimuninių ligų gydymo būdams.
Koronaviruso pandemijos metu, kai virusas plito visame pasaulyje, milijonai žmonių atidžiai stebėjo COVID vakcinos, kurią būtų galima suleisti kaip nosies purškiklį, o ne injekciją, kūrimą. Idėja nebuvo svetima; juk per nosies purškalus jau galima gauti vakciną nuo gripo ir keletą kitų, kuriuose yra gyvų, bet susilpnėjusių virusų, kurie sukuria vietinę apsaugą nosies kriauklėse.
Tačiau šie nosies skiepai nėra veiksmingi, kai skiriama viena dozė, todėl po jų turi būti skiriama revakcinacija. Tačiau mokslininkai dar visiškai nesupranta, kaip šios nosies vakcinos veikia ir kodėl reikalingas stiprintuvas.
Norėdami išsiaiškinti šį klausimą, Weizmann sistemų imunologijos skyriaus prof. Ziv Shulman ir mokslų daktaras Jingjing Liu. studentas savo laboratorijoje nusprendė ištirti, kaip imuninės sistemos organai, esantys šalia nosies ir gerklės, reaguoja į nosies skiepus. Žmonėms šie organai apima tonziles ir adenoidus, bendrai žinomus kaip Waldeyer limfinis žiedas arba tonzilių žiedas.
Šiame naujame tyrime mokslininkų komanda, vadovaujama Liu, naudojo pažangius vaizdo gavimo metodus, kad ištirtų organizmo imuninį atsaką, vaizduojant ištisus ir nepažeistus pelių imuninės sistemos organus, panašius į žmonių.
Tyrėjai išsiaiškino, kad kai pelėms buvo suteikta nosies vakcinacija, B ląstelės, pagrindinės imuninės sistemos antikūnų gamintojos, suaktyvino koncentruotą imuninį atsaką. Šios ląstelės pradeda savo kelionę kaip pirmtakų B ląstelės, kai kurios iš jų gali identifikuoti patogenus.
Mokslininkai pastebėjo, kaip ląstelės, esančios arti nosies ertmę dengiančio gleivinio audinio, atpažino vakcinos molekules ir pradėjo greitai dalytis bei diferencijuotis. Šį diferenciacijos procesą galima vertinti kaip savotišką biologinės specializacijos kursą, kuris baigiasi, kai jos tampa ląstelėmis, išskiriančiomis patogenui būdingus antikūnus, arba tampa atminties ląstelėmis. Atminties ląstelės saugomos ilgą laiką būsimos infekcijos atveju.
B ląstelės gali išskirti penkių tipų antikūnus. Tyrėjai išsiaiškino, kad, reaguodamos į vakciną, šalia nosies ertmės esančios B ląstelės pakeičia gaminamo antikūno tapatybę ir pradeda išskirti antikūnus, kurie veikia kaip „vartų sargai“, kurie specializuojasi pereinant iš vidinio gleivinio audinio į nosies ertmę.
Kitas etapas yra B ląstelių judėjimas iš savo vietos netoli nosies ertmės į mažas „treniruočių stovyklas”, žinomas kaip gemalo centrai, kurie yra toje kūno dalyje esančiose imuninės sistemos organuose. Ten jie patiria „mokymą“, apimantį jų genetinės sandaros pokyčius ir kruopštų atrankos procesą, kad būtų užtikrintas tik tų B ląstelių, kurios gamina antikūnus, veiksmingai susietus su patogenu, kuriam skirta vakcina, išgyvenimas.
Šiame treniruočių plane B ląstelėms padeda tam tikros rūšies T ląstelės, kurios netgi vaidina svarbų vaidmenį sprendžiant, kurios ląstelės galiausiai išgyvens, tačiau mokslininkai išsiaiškino, kad šių T ląstelių nepakanka kūno organuose. imuninę sistemą toje kūno dalyje, kad sukurtų veiksmingą imuninį atsaką.
„Faktas, kad T ląstelės turi migruoti į vietovę, paaiškina, kodėl vienos nosies vakcinos dozės nepakanka ir reikalinga revakcinacija“, – aiškina Shulmanas. „Tik po antrosios dozės pagaminama pakankamai reikalingų T ląstelių, kad B ląstelės virstų veiksmingais antikūnų gamintojais ir atminties ląstelėmis.
Tyrėjai mano, kad T ląstelių trūkumas yra skirtas užkirsti kelią pernelyg dideliam jautrumui nekenksmingam svetimkūnių kiekiui ore. „Gali būti, kad šis mechanizmas suklysta, kai žmonėms išsivysto alergijos ir įvairios autoimuninės ligos, todėl supratimas gali padėti sukurti naujus šių ligų gydymo būdus”, – priduria Shulmanas.
Imunizacijos lobių ieškojimas
Atradimas, kad imuninis mechanizmas buvo suaktyvintas reaguojant į vakcinas, buvo tik atspirties taškas intensyviai paieškai, siekiant nustatyti, kur antikūnus išskiriančios ląstelės patenka pasibaigus diferenciacijos procesui.
„Mes vizualizavome imuninį atsaką nosies limfmazgiuose, bet kaip tai paverčiama kvėpavimo takų apsauga?” sako Šulmanas. „Mes nustebome atradę B ląsteles nosies kriauklėse, kauliniame audinyje, kuris, kaip žinoma, nepalaiko antikūnų sukelto imuninio atsako. Šis perkėlimas į kaulinį audinį yra panašus į tai, kas vyksta kaulų čiulpuose, ir gali būti, kad ši niša aplinka atlieka kitus vaidmenis, išskyrus mūsų nustatytą imuninį mechanizmą.
Nauji atradimai rodo, kad antikūnus išskiriančios ląstelės iš nosies limfmazgių persikelia į gleives gaminančias liaukas nosies kriauklėse, tiesiai po jų išoriniais ląstelių sluoksniais, ir išskiria savo antikūnus į šias liaukas. Ši imuninė gynyba kompensuoja kraujo antikūnų nesugebėjimą patekti į šiuos vartus per kraujotaką, ir tai svarbu ne tik virusų ir kitų ligų atveju: ji taip pat apsaugo smegenis ir daugybę nervų galūnių toje kūno, kurie yra atsakingi už mūsų uoslę.
Shulmanas pažymi, kad ne tik palengvino vakcinos kūrimą, bet ir, kad šis tyrimas atskleidė „įėjimo tašką į labai sustiprintą tikslą – antikūnus išskiriančias ląsteles, turinčias prieigą prie centrinės nervų sistemos“. Ateityje gali būti įmanoma pasinaudoti antikūnus išskiriančių ląstelių prieiga prie uoslės nervų, kad būtų galima sukurti vakcinas nuo neurologinių ligų.
Taip pat tyrime dalyvavo dr. Liat Stoler-Barak, dr. Hadas Hezroni-Bravyi ir dr. Adi Biram iš Weizmann sistemų imunologijos skyriaus; Sacha Lebon, dr. Natalia Davidzohn ir dr. Moshe Biton iš Weizmann imunologijos ir regeneracinės biologijos skyriaus; Dr. Merav Kedmi, Muriel Chemla ir dr. David Pilzer iš Weizmann's Life Sciences Core Facilities departamento ir Nancy ir Stephen Grand Izraelio nacionalinio personalizuotos medicinos centro Weizmann institute; ir dr. Marina Cohen ir dr. Ori Brenner iš Weizmann veterinarinių išteklių skyriaus.