Nový nástroj odhaluje, jak se T-buňky přizpůsobují v různých orgánech

Náš imunitní systém spoléhá na T-buňky v boji proti infekcím. Tyto buňky se však nejprve učí, vytvářejí si strategii a koordinují obranu v lymfatických orgánech. Dosud bylo obtížné pochopit, jak se tento proces vyvíjí v různých částech těla. Nyní nový nástroj od výzkumníků z Rockefellerovy univerzity a Biohubu umožňuje vědcům trvale označit nově aktivované T-buňky fluorescenčním proteinem, aby mohli sledovat jejich pohyb a změny během infekce.

Systém, popsaný v časopise Nature Immunology, umožňuje přesně charakterizovat T-buňky reagující na specifickou hrozbu a pochopit, jak je jejich lokalita formuje. Výzkumníci použili tento nástroj, nazvaný TRACK (Tracking Recently Activated Cell Kinetics), ke studiu T-buněk v plicích, lymfatických uzlinách a slezině během obrany proti viru chřipky. Jejich data odhalila rozdělení práce mezi těmito místy.

"Odpověď T-buněk je velmi elegantně kompartmentalizovaná," říká první autor Roham Parsa. "Mapováním toho, jak se tyto programy mění z tkáně na tkáň, můžeme začít navrhovat strategie pro přesné přesměrování imunitní funkce."

Když adaptivní imunitní systém detekuje cizorodou látku, jako jsou virové částice, formuluje přesný útok. V první linii jsou T-buňky, které se aktivují poté, co jim antigen prezentující buňky představí jejich cíl. Nově mobilizované T-buňky se množí a vytvářejí geneticky identické linie zvané klony, které buď přímo útočí na patogen, nebo koordinují s jinými imunitními buňkami. Po odeznění nebezpečí část těchto buněk zůstává jako dlouhodobé paměťové T-buňky, které chrání před budoucími infekcemi.

Předchozí studie naznačovaly, že odpovědi T-buněk se liší mezi infikovanou tkání a lymfatickou tkání, ale tyto rozdíly bylo obtížné zachytit. Parsa tento problém vyřešil zaměřením se na přechodnou kombinaci proteinů exprimovaných krátce po setkání T-buňky s antigenem. Vytvořil systém TRACK tak, že když T-buňka v myši exprimuje tyto dvě molekuly současně, rozsvítí se červený fluorescenční štítek. Tento signál umožnil výzkumníkům přesně identifikovat T-buňky reagující na daný antigen a sledovat je v čase, jejich pohyb mezi orgány a vývoj jejich rolí.

Ve svých experimentech výzkumníci označili nově aktivované CD4+ T-buňky, které koordinují ostatní imunitní buňky. Poté sekvenovali jejich RNA a genetický kód jejich antigenových receptorů. Tyto buňky zkoumali devět dní po infekci, kdy byla imunitní odpověď na vrcholu, a znovu 56 dní po infekci.

Rozdíly mezi třemi orgánovými místy odhalily vyvíjející se a pravděpodobně strategickou odpověď. Výzkumníci zjistili, že tkáň, kde se T-buňky poprvé setkávají s virem, formuje jejich identitu: T-buňky v plicích se stávají specializovanými předními obránci, T-buňky v lymfatických uzlinách se zaměřují na pomoc B-buňkám při tvorbě protilátek a T-buňky ve slezině působí jako mobilní zálohy, které šíří ochranu po celém těle. Postupem času se tyto populace přerozdělují a sbíhají do sdílené imunitní paměti, což vybavuje tělo pro rychlejší reakce v budoucnu.

Data také odhalila, že geneticky identické klony T-buněk plnily různé role – pomáhaly při produkci protilátek, zabíjely infikované buňky nebo poskytovaly dlouhodobou ochranu. "Přestože reagují na stejný patogen, plní různé funkce, které jsou zapojeny do různých aspektů adaptivní imunity," říká Mucida.

T-buňky reagující na různé virové proteiny se však objevovaly na více místech, což naznačuje, že tkáně striktně nesegregují odpovědi. Každé místo spíše podporuje expanzi určitých klonů, pravděpodobně proto, že různé tkáně zobrazují různé virové fragmenty, které selektivně stimulují specifické T-buňky. Postupem času se tyto rozdíly staly méně výraznými, jak klony migrovaly, zejména z plic do lymfatických uzlin, což vedlo k rovnoměrnější distribuci.

"Myslím si, že je to způsob, jak připravit T-buňky pro případ, že by se patogen znovu objevil na jiném místě," říká Parsa.

Ačkoli se tato studie zaměřila na infekci chřipkou, systém TRACK by mohl být použit ke studiu rakoviny, odpovědí na vakcíny a autoimunitních onemocnění, říká Mucida, který začal zkoumat odpovědi T-buněk v raném stádiu kolorektálního karcinomu a jak se nádory těmto reakcím vyhýbají. Parsa zkoumá autoimunitní a neurodegenerativní onemocnění, jako je roztroušená skleróza, při kterých poškozené T-buňky poškozují neurony.

Výzkumníci očekávají, že imunitní dynamika se bude lišit v závislosti na různých podmínkách a předpokládají, že nástroj TRACK umožní vědcům odhalit vzorce napříč mnoha různými patogeny.