Наша приобретенная иммунная система защищает организм от таких угроз, как вирусы, бактерии и рак. Особую роль играют Т-клетки, каждая из которых несет на своей клеточной мембране индивидуальный рецептор. Этот рецептор Т-клеток можно рассматривать как высокоспециализированный сенсор.
Он подходит ровно к одной молекуле, так называемому антигену, например, на поверхности вируса. Поскольку рецепторы уникальны, есть небольшие различия между любыми двумя рецепторами, распознающими один и тот же антиген.Когда Т-клетка распознает соответствующий антиген своим рецептором, происходят две вещи: она быстро размножается, и ранее «наивная» Т-клетка, неспособная бороться с инфекционным агентом, дифференцируется в новые типы клеток.
Их можно условно разделить на эффекторные клетки или клетки памяти. Эффекторные клетки выделяют вещества, которые опосредуют настоящий иммунный ответ и исчезают, когда опасность миновала. Клетки памяти, напротив, сохраняются в организме и обеспечивают очень быстрый иммунный ответ в случае новой инфекции тем же инфекционным агентом. Этот эффект используется при вакцинации.
Различные паттерны в отдельных ячейкахКоличество и тип клеток, продуцируемых одной наивной Т-клеткой, варьируется. Почему это так, спорят исследователи.
Согласно одной из гипотез, все зависит от рецептора Т-клеток. Благодаря своей индивидуальной структуре некоторые рецепторы Т-клеток лучше подходят к антигену и, следовательно, образуют с ним более сильную связь, чем другие. Это привело к выводу, что эти различия в силе связи определяют, как будут развиваться Т-клетка и ее дочерние клетки.
«Мы смогли показать, что это объяснение не работает, если изучить, как отдельные Т-клетки реагируют на инфекции», — говорит доктор Вейт Буххольц, руководитель исследовательской группы Института медицинской микробиологии, иммунологии и гигиены ТУМ. является одним из основных авторов исследования. Исследователи исследовали развитие индивидуальных Т-клеток с идентичными Т-клеточными рецепторами, которые подвергались воздействию одного и того же антигена.«Результат был очевиден», — говорит Бухгольц. «Согласно гипотезе, что качество соединений имеет решающее значение, все результаты должны были показать одну и ту же модель.
Вместо этого отдельные Т-клетки генерировали сильно различающееся количество клеток разных типов».Группы Т-клеток демонстрируют регулярное поведениеОднако это не означает, что развитие Т-клеток полностью хаотично.
Когда они изучали группы наивных Т-клеток вместо отдельных клеток, ученые TUM наблюдали ожидаемые закономерности.Эти, казалось бы, противоречивые результаты подтверждают гипотезу исследователей. «Результаты для отдельных Т-лимфоцитов действительно сильно различаются. Тем не менее, разные закономерности возникали с определенной вероятностью», — говорит профессор Дирк Буш, директор Института медицинской микробиологии, который также является одним из основных авторов бумага.
В сотрудничестве с группой биоматематических исследований, возглавляемой доктором Майклом Флодорфом, команда использовала эти вероятности для создания математической модели. Это показывает, что когда результаты экспериментов с одной клеткой объединены, они совпадают с результатами для групп клеток.
В 2013 году команда применила аналогичную процедуру к другому типу наивных Т-лимфоцитов.Значение для иммунизации
Если мы уже знаем законы, управляющие развитием группы Т-клеток, было бы разумным спросить, зачем вообще нужно изучать отдельные Т-клетки. «Т-клеточные иммунные реакции на инфекции и опухоли иногда возникают из очень небольшого количества клеток», — объясняет Дирк Буш. «Чтобы предсказать, как будут разворачиваться эти ответы, важно понимать, как ведут себя отдельные Т-клетки».На практике идеи, полученные Бухгольцем, Бушем и их командой, могут помочь, например, в улучшении вакцинации, на которую может реагировать лишь очень небольшое количество Т-клеток в организме », — говорит Файт Бухгольц:« Чем лучше мы понимаем вероятности с какие защитные клетки памяти образуются после однократной вакцинации, тем точнее мы сможем контролировать этот процесс с помощью различных последовательных иммунизаций ».