A tudósok új módszert teremtenek a T-sejtjelek tanulmányozására

A tudósok új módszert teremtenek a T-sejtjelek tanulmányozására
A tudósok új módszert teremtenek a T-sejtjelek tanulmányozására
Anonim

Egy kísérlet, amely alig három éve „fantasy pipe álomként” kezdődött, mára valósággá vált. A Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium (Berkeley Lab) és a Kaliforniai Egyetem kutatói a nanotechnológiát biokémiával ötvözve egyedi szintetikus membránokat hoztak létre, amelyek először lehetővé teszik számukra, hogy közvetlenül irányítsák a jelátviteli tevékenységet az élő T-sejtekben immunrendszer. Már a kísérleteik is meglepő eredményeket hoztak.

„A szervetlen nanotechnológia szerves molekulákkal és sejtekkel való párosítása lehetővé teszi számunkra, hogy bejussanak egy élő sejtbe, és fizikailag molekuláris pontossággal mozogjunk a jelzőmolekulák körül” – mondta Jay Groves, a Berkeley Laborral közösen megbeszélt vegyész. Fizikai Biotudományok Osztály és UC Berkeley Kémiai Tanszéke.„Kísérleti főzőpohárunk mára az élő sejtek belseje lett, és figyelhetjük ott a kémiai reakciókat.”

Groves a fő társszerzője Michael Dustinnal, a New York-i Egyetem (NYU) sejtimmunológusával együtt a Science folyóirat 2005. november 18-i számában megjelent cikknek: „Altered TCR Jelzés geometriailag újramintázott immunológiai szinapszisokból. A vezető szerző Kaspar Mossman, a Groves kutatócsoportjának végzős hallgatója, a második társszerző pedig Gabriele Campi, Dustin egyetemi hallgatója a New York-i Egyetemen.

„A tudósok, köztük mi is, kidolgozott elméleteket állítottak fel arról, hogy a T-sejteket aktiváló jelek erősségét és időtartamát hogyan szabályozzák az immunológiai szinapszisok anélkül, hogy a kulcstényezőkkel közvetlen kísérleteket végezhettek volna” – mondta Groves. „Három évvel ezelőtt álmodoztunk egy olyan kísérletről, amely megméri, hogy a szinapszisok geometriai formáinak változásai – amit térbeli mutációnak nevezünk – hogyan befolyásolják a T-sejt jelátvitelt.Aztán rájöttünk, hogy megvannak az eszközeink a nanoméretű minták létrehozásához, ezt megtehetjük.”

Az emberi immunrendszer különböző típusú sejtek figyelemreméltó együttműködése, amelyek együtt dolgoznak azon, hogy megvédjék szervezetünket a bakteriális, parazita, gombás vagy vírusos fertőzésektől, valamint a daganatok növekedésétől. A folyamat akkor kezdődik, amikor az „antigének”, a sejt felszínén lévő speciális markerek egy másik sejtet „nem saját”-ként azonosítanak, és jelzik az immunrendszer sejtharcosainak, hogy öljék meg a betolakodót. Ezt a támadást a T-sejtek, a csecsemőmirigy limfocitái vezetik majd. Jól ismert, hogy a T-sejtek aktiválásának kulcsa az antigénprezentáló sejtfelszínről érkező molekuláris jel. Ezt a jelet kellően erősíteni és fenn kell tartani ahhoz, hogy a T-sejtek elkötelezzék magukat az immunválasz kiépítése mellett, majd időben le kell szakítani, hogy elkerüljük az antigén által kiváltott sejtöngyilkosságot vagy a T-sejtek „apoptózisát”.

Azt is megállapították, hogy a T-sejtek jelátvitelének vezérlőközpontja a T-sejtek és az antigének közötti találkozási ponton vagy érintkezési ponton található, amelyet „immunológiai szinapszisnak” neveznek, mert hasonlít a két kommunikáló idegsejt közötti szinapszisra.Az immunológiai szinapszisban a T-sejt-receptorok központi klasztere, amelyet adhéziós molekulák gyűrűje vesz körül, alkotja azt, amit Dustin társszerzője egyfajta „bikaszemnek” nevez. Ennek a bikaszemnek a közepét „centrális szupramolekuláris aktivációs klaszternek” vagy c-SMAC-nak nevezték el, mert úgy vélték, hogy ez a T-sejt-aktiválás forrása.

„A c-SMAC eredeti ötlete az volt, hogy minél nagyobb a T-sejt-receptor-klaszter, annál erősebb a T-sejt-aktivációs jel” – mondta Groves. „A számokban kifejezett erőnek ez az egyszerű elképzelése repedéseket mutatott, és most bebizonyítottuk, hogy ennek éppen az ellenkezője igaz: a c-SMAC klaszter egyesülése kioltja a T-sejt aktiválási jelet. Az aktiváló jel időtartama a T-sejt-receptorok térbeli szerveződésétől függ, nem pedig a klaszter méretétől.”

Groves és kollégái szintetikus membránjaikat lipidekből építették fel, amelyeket szilárd szilícium-dioxid hordozóra szereltek fel, így a membránok szabadon lebegtek néhány nanométerrel a hordozó felett.Ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy megőrizzék a membránokat természetes folyékony állapotukban, lehetővé téve a lipidek és a T-sejt-receptor fehérjék diffúzióját és szabad interakcióját makroszkopikus távolságokon keresztül.

„Membránjaink folyékonysága mesterséges antigénprezentáló sejtfelszíneket hozott létre, amelyek lehetővé tették funkcionális immunológiai szinapszisok kialakulását élő T-sejtekkel” – mondta Groves.

Groves és kollégái képesek voltak az immunológiai szinapszisok geometriai alakzatainak térbeli mutációjára oly módon, hogy a szilícium-dioxid szubsztrátumot csak 100 nanométer (körülbelül egy hüvelyk tízmillió része) széles krómvonalakkal ágyazták be. Ezek az ultra-keskeny krómvonalak gátként szolgáltak, amelyek korlátozták a membránlipidek és a T-sejt-receptorfehérjék mozgását. Az elektronsugaras litográfia segítségével a kutatóknak sikerült a krómvonalakat több különálló mintázattá konfigurálniuk, beleértve az egyszerű párhuzamos vonalakat, rácsokat és egy sor koncentrikus hatszöget.

„Az immunológiai szinapszis alakjának megváltoztatásával megmutattuk, hogy a szinapszis jel felerősített módban indul ki, és a T-sejt-receptorok transzportja a központ felé gyengíti és végül kioltja a jelet, függetlenül a klaszterezés foka” – mondta Groves.„Ez segíthet megmagyarázni, miért olyan nehéz kezelni az autoimmun rendszer betegségeit. A T-sejt-receptor fehérjék nem úgy reagálnak, mint egy hagyományos célpont, ahol ha eltalálod a bikaszemet, akkor jelet váltasz ki. A receptor térbeli helyzete határozza meg az általa kiváltott jel típusát.”

Ha a tudósok többet megtudhatnak arról, hogy a térbeli elrendezés milyen hatással van az immunológiai szinapszisra és annak jelátviteli erejére, az információ hasznos lehet az autoimmun betegségek kezelésére szolgáló gyógyszerek jövőbeni fejlesztése szempontjából. Az ilyen információk abban is segíthetnek a tudósoknak, hogy jobban megértsék azt a kémiai nyelvet, amellyel a sejtek kommunikálnak egymással.

Groves azt mondta, hogy ennek az új technikának a térbeli mutációk tanulmányozására számos intercelluláris jelátviteli rendszerben alkalmazhatónak kell lennie. Kollégáival már elkezdték alkalmazni a neuronális szinapszisok képződésének és a rák kialakulásának sejtjelátviteli mechanizmusainak tanulmányozására. Arra is használják, hogy megvizsgálják a jelátvitel dinamikus tartományát, amelyre a T-sejt-receptorok reagálni tudnak.

„Lényegében ezek a kísérletek azt jelentik, hogy szervetlen nanotechnológiát alkalmaznak egy élő sejtben lévő fehérje fizikai megragadására, és más helyre mozgatják a sejtben – majd figyeljük meg, hogyan reagál a sejt” – mondta Groves. „A T-sejt mint paradigmarendszer tanulmányozására használtuk, de a téma itt sokkal általánosabb. Míg ritkán gondolják, hogy a molekulák térbeli helyzete fontos szerepet játszik egy kémiai reakció kimenetelében, kísérleti technikánkkal azt látjuk, hogy élő sejtekben ez nem így van. A térbeli pozíció olyan információkat kódol, amelyek közvetlenül lefordíthatók megváltozott kémiai eredményekké.”

A legkorábbi jelek arra vonatkozóan, hogy a térbeli pozíciók befolyásolhatják a T-sejtek jelátvitelét, és hogy a szinaptikus mintázat valóban segíthet a jel eloltásában, Arup Chakraborty vegyészmérnök professzor munkáiból származott, aki akkoriban közös Berkeley-ben tartott. Lab/UC Berkeley kinevezése, és most az MIT Egyetemen dolgozik.Chakraborty úttörő a sejtes immunológia fontos problémáinak tanulmányozására szolgáló számítógépes szimulációk, az úgynevezett „kísérletek in silico” használatában. 2003-ban számítási modelljei kimutatták, hogy az immunológiai szinapszis felelős az intenzív, de önkorlátozott T-sejt jelátvitelért.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei