Tvirtas rankos paspaudimas tarp baltymų ant imuninių ląstelių yra svarbus organizmo gebėjimui kovoti su infekcija. Tuo tarpu silpnas sukibimas padeda paaiškinti silpnus imuninės sistemos trūkumus, kuriuos sukelia retas genetinis sutrikimas.
Naujame tyrime, kuriam vadovavo Georgia Tech ir Emory universiteto mokslininkas Cheng Zhu, tiriamas fizinės jėgos vaidmuo imuninės sistemos gebėjimui kovoti su infekcija. Grupės atradimai gali paskatinti naujus gydymo būdus, kurie sustiprintų imuninį atsaką ir pagerintų pacientų, kovojančių su reta ir niokojančia liga, rezultatus.
„Šiuo tyrimu parodėme, kokia dinamiška ir fizinė iš tikrųjų yra imuninė sistema“, – sakė „Regents“ profesorius ir J. Erskine Love Jr. Wallace’o H. Coulterio Biomedicininės inžinerijos katedros (BME) pirmininkas Zhu.
Darbe pagrindinis dėmesys skiriamas B ląstelių ir T ląstelių sąveikai organizmo imuninėje sistemoje per du baltymus – CD40 ant B ląstelių ir CD40L ant T ląstelių – sergant imunodeficito liga, vadinama su X susijusiu hiper-IgM sindromu arba X-HIgM. Tai genetinis sutrikimas, paveikiantis du iš milijono naujagimių berniukų, kurių 80% miršta nesulaukę 25 metų amžiaus.
Tyrėjai nustatė, kad dėl šių sąveikų sukuriamos mechaninės jėgos sukuria „sujungimą“ tarp baltymų. Tai tarsi stiprus rankos paspaudimas, kuris tik sustiprėja, kai kiekvienas bando atsitraukti.
Kai ryšys yra stiprus, T ląstelės signalizuoja B ląsteles, kad jos turi gaminti antikūnus, kad galėtų kovoti su įsibrovusiu patogenu. Tiesą sakant, B ląstelės iš tikrųjų gali perjungti pavaras, gamindamos antikūnus, kurie skiriasi nuo to, ką jos gamino.
Tačiau žmonės, sergantys X-HIgM, pažeidė CD40L baltymus, todėl susilpnėja ryšiai, prastas signalizavimas ir nesugebėjimas gaminti reikiamų antikūnų.
Komanda paskelbė savo išvadas Mokslo pažanga. Darbe pabrėžiamas mechanotransdukcijos – fizinės jėgos pavertimo chemine veikla – vaidmuo imuninėje sistemoje.
Zhu kolegos pagrindiniai tyrėjai tyrime buvo Georgia Tech mokslininkas Ankuras Singhas ir Juergenas Wienandsas iš Getingeno universiteto medicinos centro Vokietijoje. Pagrindiniai autoriai buvo buvę BME Ph.D. studentas Stefano Travaglino ir buvęs postdoc Hyun-Kyu Choi (dabar Pietų Korėjos Yonsei universiteto docentas).
B ląstelių mokymo stovykla
Organizmo gynybinėje sistemoje B ląstelės gaminamos kaulų čiulpuose ir migruoja į limfmazgių dalį, vadinamą germinaliniu centru.
„Tai tarsi treniruočių stovykla, kurioje B ląstelės patiria tobulinimo procesus, įskaitant afiniteto brendimą ir antikūnų klasės keitimą, o tai sustiprina jų gebėjimą gaminti veiksmingus antikūnus“, – sakė Travaglino.
B ląstelės sąveikauja su T ląstelėmis ir gauna iš jų pamokomus signalus, kad susidarytų antikūnai, kurie yra veiksmingiausi kovojant su patogeno įsibrovėliu. Tai procesas, kuris labai priklauso nuo CD40 ir CD40L sąveikos.
Naudodami tokius metodus kaip fluorescencinė mikroskopija, mokslininkai galėjo atidžiai išnagrinėti gemalų centrų veiklą. Jie naudojo jėgos spektroskopijos įrankius, tokius kaip biomembranos jėgos zondas, kuris atskleidė, kad stiprų, traukiantį rankos paspaudimą slopina X-HIgM mutacija.
Išvados rodo, kad fizinė aplinka ir aktyvumas gemalo centre yra tokie pat svarbūs kaip ir cheminiai signalai tarp baltymų. Parodydami, kaip X-HIgM mutacijos pažeidžia sugavimo ryšius, mokslininkai pateikė mechaninį paaiškinimą dėl šios būklės antikūnų trūkumo – žinių, kurios galėtų atverti duris būsimoms terapinės intervencijos ir imunoterapijos naujovėms.
Singhas pavadino komandos išvadas „nieko revoliucingomis“.
„Tyrimo reikšmė neapsiriboja X-HIgM supratimu ir siūlo naują požiūrį į įvairius imuninius sutrikimus“, – sakė jis. „Kadangi ši studijų sritis vystosi, imuninės terapijos pažangos galimybės atrodo ryškios.”