В процессе команда также обнаружила ранее неожиданную связь между иммунной системой млекопитающих и системами связи более простых организмов, таких как бактерии.
Результаты, опубликованные в Интернете перед печатью 16 октября в журнале Immunity, могут привести к новым терапевтическим подходам к таким заболеваниям, как диабет 1 типа, которые являются результатом гиперактивности иммунной системы, а также к новым способам повышения эффективности вакцин. по словам руководителя исследования Люка Тейтона, профессора кафедры иммунологии и микробиологии TSRI.
Мост
Когда вирус, бактерии или инородное вещество проникают в организм, специализированные клетки, известные как дендритные клетки, присутствующие в коже и других органах, захватывают нарушителей и превращают их в более мелкие части, называемые антигенами, которые они затем отображают на поверхности своих клеток. Белые кровяные тельца, известные как Т- и В-клетки, распознают антигены и запускают специфические атаки на захватчиков.
Дендритные клетки также активируют специализированную популяцию Т-клеток, известную как клетки диабета 1 типа (NKT). После активации NKT-клетки могут управлять функциями дендритных клеток, чтобы сделать их более эффективными, а также рекрутировать и координировать ответы T- и B-клеток.
«Благодаря своей двойной функции NKT-клетки являются мостом между врожденным иммунитетом организма, который характеризуется быстрыми, но менее специфическими ответами на патогены, и адаптивным или приобретенным иммунитетом, который состоит из специализированных лейкоцитов, которые могут помнить прошлых захватчиков, "Тейтон сказал.
Предыдущие исследования показали, что NKT-клетки активируются молекулами, известными как гликолипиды, которые производятся дендритными клетками и затем отображаются на их внешних поверхностях. Было широко распространено мнение, что активирующие молекулы представляют собой класс гликолипидов, известных как бета-гликозилцерамиды, важный компонент клеток нервной системы.
Однако эта гипотеза не была тщательно изучена, отчасти потому, что в настоящее время не существует химического теста, позволяющего различать две формы молекулы, которые имеют несколько разные конфигурации — бета-гликозилцерамид и альфа-гликозилцерамид.
Кроме того, когда ученые пытаются создать любую форму синтетически для тестирования, всегда существует возможность небольшого загрязнения одной формы другой.
«Когда вы производите гликолипиды, не существует полностью надежного способа контролировать форму, которую вы делаете», — сказал Тейтон. "Вы выступаете за изготовление одного, но не можете с уверенностью сказать, что у вас нет небольшого количества другого вида."
Удивительный результат
В своем новом исследовании Тейтон и его коллеги, в число которых входили ученые из Университета Бригама Янга, Института аллергии и иммунологии Ла-Холья и Чикагского университета, полностью отказались от химического подхода.
Вместо этого они объединили серию биохимических и биологических анализов, чтобы создать тест, который был достаточно чувствительным, чтобы различать две разные формы гликолипидов.
«Биологические анализы чрезвычайно чувствительны к небольшому количеству молекул, которые иначе невозможно измерить», — сказала первый автор исследования Лиза Кейн, техник-исследователь в лаборатории Тейтона.
Ученые использовали специальные антитела для идентификации и удаления альфа-гликозилцерамидов из своих тестовых партий. Когда команда была уверена, что их тестовая партия содержит только бета-формы гликолипида, они протестировали ее на NKT-клетках, собранных у мышей. Однако, к их удивлению, ничего не произошло. Вопреки расхожему мнению, бета-гликозилцерамиды не смогли активировать NKT-клетки.
"Мы очень скептически относились к первым результатам", — сказал Тейтон. "Мы думали, что использовали неправильное антитело."
Затем команда объединила ферменты, предназначенные для переваривания молекулярных связей, обнаруженных только в бета-гликозилцерамидах, с NKT-клетками мышей внутри пробирок.
Удивительно, но NKT-клетки все еще активировались.
Наконец, когда команда использовала антитела для отключения альфа-гликозилцерамидов у живых мышей, NKT-клетки не только не смогли активироваться, но и полностью исчезли из таких органов, как тимус, где вырабатываются NKT-клетки.
Эти многочисленные доказательства убедительно указывают на то, что именно альфа-форма гликолипидов была триггером для NKT-клеток. «То, что мы думали, было загрязняющим веществом, оказалось активирующей молекулой, которую мы искали», — сказал Тейтон.
Новые методы лечения
Результаты были неожиданными по другой причине. До этого момента ученые не думали, что клетки млекопитающих способны продуцировать альфа-формы гликолипидов.
Считалось, что эти молекулы существуют только у бактерий и других простых организмов, которые используют их в первую очередь как средство общения друг с другом. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что корни важной части иммунного ответа млекопитающих даже более древние, чем считалось ранее.
«Этого никто не ожидал», — сказал Тейтон. "Это как обнаружить, что все языки имеют общее происхождение."
Теперь, когда ученые знают, что альфа-гликозилцерамиды вырабатываются нашим собственным телом и активируют NKT-клетки, они могут использовать это для создания новых методов лечения. Например, сказал Тейтон, исследователи могут использовать ферменты для снижения уровня альфа-гликозилцерамида, чтобы подавить сверхактивный иммунный ответ, который случается при таких заболеваниях, как диабет 1 типа. Или они могут комбинировать молекулы с антигенами для создания вакцин, которые вызывают более быстрый и эффективный иммунный ответ.
«Это открывает путь к новым терапевтическим подходам, о которых мы даже не задумывались», — сказал Тейтон.