Иммунные клетки могут адаптироваться к вторжению патогенов, решая, сражаться ли сейчас или готовиться к следующей битве.

Как ваша иммунная система принимает решение: бороться с вторгающимися патогенами сейчас или готовиться к борьбе с ними в будущем? Оказывается, он может изменить свое мнение.

У каждого человека есть от 10 до 100 миллионов уникальных Т-клеток, которые выполняют важную работу в иммунной системе: патрулируют организм на предмет проникновения патогенов или раковых клеток, которые необходимо уничтожить. Каждая из этих Т-клеток имеет уникальный рецептор, который позволяет ей распознавать чужеродные белки на поверхности инфицированных или раковых клеток. Когда правильная Т-клетка встречает правильный белок, она быстро образует множество своих копий, чтобы уничтожить патогенный патоген.

Важно отметить, что этот процесс пролиферации приводит к образованию как короткоживущих эффекторных Т-клеток, которые останавливают немедленную атаку патогена, так и долгоживущих Т-клеток памяти, которые обеспечивают защиту от будущих атак. Но как Т-клетки решают, образовывать ли клетки, убивающие патогены сейчас, или защищающие от будущих инфекций?

Мы — команда биоинженеров, изучающих процесс созревания иммунных клеток. В нашем исследовании, недавно опубликованном в журнале Иммунитетмы обнаружили, что наличие нескольких путей принятия решения о том, убивать ли патогены сейчас или готовиться к будущим захватчикам, повышает способность иммунной системы эффективно реагировать на различные типы проблем.

Бороться или помнить?

Чтобы понять, когда и как Т-клетки решают стать эффекторными клетками, убивающими патогены, или клетками памяти, готовящимися к будущим инфекциям, мы сняли фильмы, на которых Т-клетки делятся в ответ на стимул, имитирующий встречу с патогеном.

В частности, мы отслеживали активность гена, называемого Т-клеточным фактором 1 или TCF1. Этот ген необходим для долговечности клеток памяти. Мы обнаружили, что стохастическое или вероятностное подавление гена TCF1, когда клетки противостоят вторгающимся патогенам и воспалению, приводит к раннему решению о том, станут ли Т-клетки эффекторными клетками или клетками памяти. Воздействие более высоких уровней патогенов или воспаления увеличивает вероятность образования эффекторных клеток.

Однако к удивлению мы обнаружили, что некоторые эффекторные клетки, которые на раннем этапе отключили TCF1, смогли снова включить его после устранения патогена, позже становясь клетками памяти.

С помощью математического моделирования мы определили, что эта гибкость в принятии решений среди Т-клеток памяти имеет решающее значение для создания нужного количества клеток, которые реагируют немедленно, и клеток, которые готовятся к будущему, в зависимости от тяжести инфекции.

Понимание иммунной памяти

Правильное формирование стойкой, долгоживущей Т-клеточной памяти имеет решающее значение для способности человека противостоять болезням, начиная от простуды и заканчивая COVID-19 и раком.

С точки зрения социальных и когнитивных наук, гибкость позволяет людям адаптироваться и оптимально реагировать на неопределенную и динамичную среду. Аналогичным образом, для иммунных клеток, реагирующих на патоген, гибкость в принятии решения о том, становиться ли клетками памяти, может обеспечить большую отзывчивость на развивающуюся иммунную проблему.

Клетки памяти можно разделить на различные типы с различными характеристиками и ролью в защитном иммунитете. Возможно, что путь, по которому клетки памяти на ранних этапах отделяются от эффекторных клеток, и путь, по которому клетки памяти формируются из эффекторных клеток позже, приводят к возникновению определенных подтипов клеток памяти.

Наше исследование сосредоточено на памяти Т-клеток в контексте острых инфекций, которые иммунная система может успешно устранить за несколько дней, таких как простуда, грипп или пищевое отравление. Напротив, хронические заболевания, такие как ВИЧ и рак, требуют стойких иммунных реакций; долгоживущие клетки, подобные памяти, имеют решающее значение для такой устойчивости. Наша команда изучает, применимо ли гибкое принятие решений в памяти также и к хроническим заболеваниям и можем ли мы использовать эту гибкость для улучшения иммунотерапии рака.

Разрешение неопределенности относительно того, как и когда формируются клетки памяти, может помочь улучшить разработку вакцин и методы лечения, которые повышают способность иммунной системы обеспечивать долгосрочную защиту от различных инфекционных заболеваний.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.