Как иммунная система решает, бороться ли с патогенами сейчас или готовиться к борьбе с ними в будущем? Оказывается, она может менять свое решение.
У каждого человека есть от 10 до 100 миллионов уникальных Т-клеток, которые выполняют важнейшую работу в иммунной системе: патрулируют организм в поисках патогенов или раковых клеток, которые необходимо уничтожить. Каждая из этих Т-клеток имеет уникальные рецепторы, которые позволяют ей распознавать чужеродные белки на поверхности инфицированных или раковых клеток. Когда Т-клетка встречает нужный белок, она быстро создает множество своих копий, чтобы уничтожить патоген. Важно, что в результате этого процесса пролиферации образуются как короткоживущие эффекторные Т-клетки, которые нейтрализуют непосредственную атаку патогена, так и долгоживущие Т-клетки памяти, обеспечивающие защиту от будущих атак. Но как Т-клетки решают, формировать ли им клетки, которые убивают патогены сейчас или будут защищать от последующих инфекций?
Исследователи Вашингтонского университета, изучающие процесс созревания иммунных клеток, в статье недавно опубликованной в журнале Immunity, пришли к выводу, что наличие нескольких путей принятия решения о том, убивать ли патогены сейчас или готовиться к будущим атакам, повышает способность иммунной системы эффективно реагировать на различные типы вызовов.
Чтобы понять, когда и как Т-клетки решают стать эффекторными клетками, убивающими патогены, или клетками памяти, готовящимися к будущим инфекциям, авторы фиксировали, как Т-клетки делятся в ответ на стимул, имитирующий встречу с патогеном.
В частности, они отслеживали активность гена, называемого Т-клеточным фактором 1, или TCF1. Этот ген важен для долголетия клеток памяти. Было обнаружено, что стохастическое, или вероятностное, глушение гена TCF1 при столкновении клеток с патогенами и воспалением приводит к раннему решению о том, станут ли Т-клетки эффекторными или клетками памяти. Воздействие более высоких уровней патогенов или воспаления увеличивает вероятность формирования эффекторных клеток. Удивительно, но авторы обнаружили, что некоторые эффекторные клетки, в которых TCF1 был выключен на ранних стадиях, смогли включить его снова после уничтожения патогена, став впоследствии клетками памяти. С помощью математического моделирования исследователи определили, что такая гибкость в принятии решений среди Т-клеток памяти имеет решающее значение для создания необходимого количества клеток, которые отвечают немедленно, и клеток, которые готовятся к будущим действиям, в зависимости от тяжести инфекции.
Таким образом, иммунная система кодирует информацию о серьезности патогенной угрозы в количестве и типе образуемых ею клеток памяти. Это кодирование возникает на основе решений лимфоцитов о сохранении или потере потенциала самообновления и памяти во время угрозы.
Правильное формирование стойкой и долговременной памяти Т-клеток имеет решающее значение для способности человека противостоять различным заболеваниям - от простуды до рака.
С точки зрения социальных и когнитивных наук, гибкость позволяет людям адаптироваться и оптимально реагировать на неопределенную и динамичную обстановку. Аналогичным образом, для иммунных клеток, реагирующих на патоген, гибкость в принятии решений о том, становиться ли клетками памяти, может обеспечить более эффективную реакцию на изменяющийся иммунный вызов.
Клетки памяти можно разделить на различные типы, отличающиеся друг от друга особенностями и ролью в защитном иммунитете. Возможно, что путь, по которому клетки памяти расходятся с эффекторными клетками на ранних этапах, и путь, по которому клетки памяти формируются из эффекторных клеток на более поздних этапах, приводят к появлению определенных подтипов клеток памяти. Исследование было посвящено Т-клеткам памяти в контексте острых инфекций, с которыми иммунная система может успешно справиться за несколько дней, таких как простуда, грипп или пищевое отравление. В отличие от этого, хронические заболевания, такие как ВИЧ и рак, требуют стойкого иммунного ответа; долгоживущие клетки, обладающие памятью, критически важны для этой стойкости. Авторы предполагают, что гибкость и стохастичность клеточных решений обеспечивают оптимальный иммунный ответ против различных угроз.
Сейчас исследовательская группа изучает, применима ли гибкость принятия решений на основе памяти к хроническим заболеваниям и можно ли использовать эту гибкость для улучшения иммунотерапии рака. Выяснение закономерностей как и когда формируются клетки памяти, может помочь улучшить разработку вакцин и терапий, повышающих способность иммунной системы обеспечивать долгосрочную защиту от различных инфекционных заболеваний.
