Tyrimas atskleidžia imuninės sistemos evoliuciją

Tyrimas atskleidžia imuninės sistemos evoliuciją

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Technion tyrėjų paskelbtas straipsnis Gamta pristato naujų įžvalgų apie imuninės sistemos evoliuciją. Grupės išvados pabrėžia imuniteto evoliucijos moduliškumą ir lankstumą.

Tyrimui vadovavo Ruth ir Bruce'o Rappaporto medicinos fakulteto mokslininkai prof. Shai Shen-Orr, dr. Tania Dubovik ir doktorantas dr. Martinas Lukačišinas, bendradarbiaudami su Rambam Health Care Campus ir Carnegie Mellon universitetu.

Imuninė sistema yra sudėtinga, o jos pagrindinė funkcija yra apsaugoti organizmą nuo virusų, infekcijų ir kitų priešiškų veiksnių. Šios sistemos pagrindas yra įvairių tipų imuninės ląstelės, kurių kiekviena atlieka savo funkcijas, kurios veikia kartu, kad užtikrintų reikiamą kūno apsaugą.

Imuninės sistemos ir dinamiškos aplinkos sąveika reikalauja, kad ji nuolat keistųsi. Pagrindinis mechanizmas, skatinantis pokyčius gyvajame pasaulyje, yra evoliucija, pagrįsta prisitaikymu prie aplinkos pokyčių formuojant mutacijas – atsitiktinius genetinius pokyčius.

Tačiau dėl natūralios atrankos ne kiekvienas atsitiktinis genetinis pokytis yra naudingas individui, o net jei pokytis yra naudingas, jis neišsaugomas ir perduodamas ateities kartoms.

Imuninės sistemos genai vystosi greičiau nei kiti genomo genai, ypač žinduolių ir paukščių, o tai rodo imuninės sistemos vaidmens prisitaikant prie aplinkos svarbą sveikatai ir ligoms.

Nepaisant to, jos evoliucinė dinamika iki šiol nebuvo nuodugniai ištirta. Taip yra daugiausia dėl to, kad imuninė sistema yra sudėtinga ir labai skirtinga tarp individų, todėl susiformavo tradicija ją tirti su laboratoriniais gyvūnais, įvestais genetiniam vienodumui ir laikomiems švarioje, be klaidų aplinkoje.

„Technion“ tyrėjai panaudojo unikalų genetiškai skirtingų pelių modelį, kuris pasižymi panašiais skirtumais kaip ir žmonėms.

Naudodami šį modelį, mokslininkai išmatavo imuninių ląstelių tipų skirtumus tarp pelių ir nustatė genus, kurie kontroliuoja kiekvieno imuninių ląstelių tipo gausą. Daugelis šių genų veikia visą sistemą reguliuodami ląstelių dalijimąsi, migraciją ir mirtį, valdydami tą patį ląstelių tipą, kuriame jie yra išreikšti.

Tačiau šiuose genuose mokslininkai nustatė genų rinkinį, kuris yra išreikštas viename ląstelių tipe ir kontroliuoja kitą.

Nuskaitydami 60 stuburinių gyvūnų genomus, apimančius ~ 600 milijonų metų evoliucijos laiko juostą, tyrėjai įrodė, kad pastaroji grupė yra turtingesnė mutacijomis ir suteikia palankią erdvę evoliucijai sukurti naujas ląstelių tipų sąveikas didinant įvairovę be didelės žalos.

Pasak prof. Shen-Orr ir jo komandos, „vienas iš svarbių pasekmių yra tai, kad imuninės sistemos gebėjimas vystyti naujas funkcijas labiau priklauso nuo skirtingų ląstelių sąveikos, o ne nuo ląstelių tipo, todėl galime suprasti, kaip vystosi sudėtingos modulinės sistemos.

„Šis moduliškumas buvo pastebėtas praeityje, kai genai ir baltymai vysto naujas funkcijas, tačiau jis niekada nebuvo tiriamas sudėtingose ​​tinklo sistemose, tokiose kaip sąveikaujančios imuninės sistemos ląstelės.

Tolimesni imuninės sistemos evoliucijos tyrimai galėtų ne tik išsiaiškinti imuninio atsako projektavimo principus, bet ir prisidėti prie biomimetinių sprendimų, pvz., taikant sistemų sistemos metodą į inžineriją, kuri panašiai grindžiama funkcinių vienetų sąveika.