Osvojiti Oskara za imunologiju Understand article
Prevoditelj Sandra Penco. Da li ste se ikada pitali što to znanstvenike oduševljava? Ana de Barros Instituta molekularne medicine u Lisabonu, Portugal, podijelila je s nama uzbuđenje oko istraživanja imunološkog sustava.
izdanjem
Korištenje slike dopustio/la
Ana de Barros
Nisam mogla ostati na mirna, kada je telefon zazvonio te mi je javljeno da će naš članak biti objavljen u Nature Immunology (Ribot et al, 2009), Iako je nekoliko ljudi u mojoj blizini razumjelo moju uzbuđenost, mnogima sam morala objasniti što to zapravo znači za nas: „To je kao kad glumac osvoji Oskara“.
Naš konkretni Oskar nije bio za najbolji film, glumca ili glazbu već za otkriće u imunologiji. Objavljivanje našeg rada u ovom prestižnom časopisu značilo je da ga kolege znanstvenici smatraju vrijednim pažnje te da će sad i drugi moći učiti iz njega i nadograđivati ga u zajedničkom cilju boljeg razumijevanja na koji način se naše tijelo bori protiv bolesti, a time i unapređivanja ljudske medicine. Smješteno na mojoj polici „naše“ izdanje može izgledati kao svaki drugi časopis, ali ono je za mene kao trofej u izložbenoj vitrini.
Predmet našeg istraživanja je razvoj vrste bijelih krvnih stanica, zvane T limfociti ili T stanice, u timusu. T limfociti se razlikuju od drugih limfocita po T- receptoru, molekuli na njihovoj površini koja prepoznaje antigen na specifičnom uljezu, kao što su bakterije ili virusi.
litografske pločice iz
dvadesetog američkog
izdanja Grayove Anatomije
ljudskog tijela (Gray’s
Anatomy of the Human Body),
izvorno objavljeno 1918
Javno dostupna slika; izvor
slike: Wikimedia Commons
T stanice se općenito smatraju dijelom stečene imunosti jer ne eliminiraju samo uljeza (i stanice koje je napao), već proizvode i memorijske stanice. Kao što njihovo ime govori, ove stanice „pamte“ uljeza do kraja života, pa se taj imunološki odgovor vrlo brzo prilagođava situaciji: ako taj isti uljez ponovo napadne, memorijske stanice će ga prepoznati i uništiti. Tu stečenu imunost, koju imaju samo kralježnjaci, aktivira urođena imunost, nespecifični obrambeni sustav nađen u svim razredima biljaka i životinja.
Urođena imunost je prva linija obrane: urođena reakcija na (i pokušaj uništenja) uljeza. Za razliku od stečene imunosti, urođena imunost ne daje dugotrajnu ili zaštitnu imunost, nego je to brži i općenitiji odgovor.
Naš se rad fokusirao na specfičnom tipu T stanica, gama delta (γδ) T stanice, za koje se čini da su evolucijska poveznica između stečene i urođene imunosti. γδ T stanice tvore podtipove s različitim funkcijama, ovisno o tome u kojem su tkivu nađene i kakav specifičan receptor nose. Iako postoji sve veća suglasnost o važnosti γδ T stanica, malo je poznato o njihovom ponašanju ili razvoju, a znanstvenici do sada nisu otkrili bilo kakve molekularne markere koji se mogu upotrijebiti za identifikaciju pojedinih podtipova.
U našem istraživanju proučavali smo protein za koji smo smatrali da bi mogao biti potencijalni marker za jedan podtip γδ T stanica. Taj protein, nazvan CD27, je membranski receptor uključen u staničnu komunikaciju.
Tstanice (crveno) kako
napada tumorske stanice
(žuto obojeno)
Korištenje slike dopustio/la
Bruno Silva-Santos’ lab
Otkrili smo da su naše sumnje bile utemeljene: CD27 se može upotrijebiti za identificiranje određenog podtipa gd T stanica. Ipak ono što je bilo najzanimljivije u našem otkriću je da prisustvo ovog proteina ne određuje samo podtip gd T stanica već sudjeluje i u njihovom formiranju. Unutar timusa, nezrela T stanica, koja sazrijeva u prisutnosti CD27 (CD27+) stvara citokin interferon-gama (IFNg), dok stanice koje sazrijevaju bez CD27 (CD27-) proizvode primarno drugačiji citokin, interleukin-17(IL-17). Dakle, prisustvo ili odsustvo CD27 određuje kojem će podtipu gd T stanica pripasti (pogledajte ispod gornji dijagram).
Dva citokina IFNg i IL-17 imaju važnu ulogu u imunuloškom odgovoru, s izrazito različitim značajkama: one T stanice koje proizvode IFNg imaju presudnu ulogu u borbi protiv virusa i tumora, dok se one koje proizvode IL-17 dovode u vezu s autoimunim bolestima kao što je multipla skleroza.
gd T stanice imaju važnu ulogu u iniciranju brzog imunološkog odgovora protiv različitih parazita, uključujući i parazit malarije Plasmodium. U ljudi se taj parazit umnožava u jetri, zatim se širi u krvotok gdje inficira crvene krvne stanice koje nakraju i uništi. U težim slučajevima to može dovesti do začepljenja krvnih žila koje vode krv u mozak uzrokujući ono što je poznato kao cerebralna malarija. Mi smo željeli otkriti da li različiti podtipovi gd T stanica djeluju na ovaj rezultat različito: da li je jedan podtip T stanica bolji u sprečavanju cerebralne malarije od drugog?
Da bismo analizirali ponašanje oba gd podtipa za vrijeme infekcije, koristili smo miša zaraženog s vrstom Plasmodium, kao modelom onoga što se dešava u ljudi. Usporedili smo dvije grupe miševa: prva grupa s CD 27 u većini stanica ( tako da većina njihovih stanica proizvodi IFNg) i druga genetički promijenjena grupa u kojoj su sve dozrijevajuće gd T stanice bez CD27- što znači da će proizvoditi manje IFNg. Obadvije grupe miševa inficirane su parazitom malarije i otkrili smo da CD27 doista utječe na razvoj cerebralne malarije.
T stanica. Kliknuti na sliku za
povećanje
ugiba znatno brže kada se
inficira s Plazmodijem nego
miševi s manjkom CD 27 (CD
27-). Kliknuti na sliku za
povećanje
Korištenje slika dopustio/la
Ana de Barros
Miševi bez CD27 su manje obolijevali od cerebralne malarije vjerojatno zato što su proizvodili manje IFNg, koji je prisutan u upalama (pogledajte gore donji dijagram). Da li će se ovi nalazi koristiti u razvoju budućih lijekova protiv malarije – vjerojatno kroz manipulaciju ekspresije CD27, tako da stanice proizvode manje količine citokina koji uzrokuju upalu – to će se tek vidjeti.
Ukratko, mi smo prvi opisali ulogu CD27 u nezrelim T stanicama u timusu i činjenica da je Nature Immunology odlučio objaviti naš članak potvrda je koliko su ova otkrića važna. Kao što je vođa našeg tima, Bruno Silva-Santos, objasnio: „ Mi sada istražujemo analogne procese u ljudskim stanicama. Naš dugoročni cilj je … osposobiti se za manipuliranje [gd T stanicama] u terapeutske svrhe kao što je borba protiv autoimunih bolesti i raka”. Pred nama je još dosta posla, ali priznanje za ono što smo postigli podsjeća nas da se sve to isplati.
Još dugo vremena nakon što sam spustila slušalicu i završila s objašnjavanjem uzbuđenja koje sam osjećala, nisam mogla skinuti osmijeh s lica.
References
- Ribot JC, deBarros A, Pang DJ, Neves JF, Peperzak V, Roberts SJ, Girardi M, Borst J, Hayday AC, Pennington DJ & Silva-Santos B (2009) CD27 is a thymic determinant of the balance between interferon-g and interleukin 17-producing gd T cell subsets. Nature Immunology 10: 427-436. doi:10.1038/ni.1717
Web References
- w1 – Kako biste doznali više o Institutu molekularne medicine u Lisabonu, pogledajte: www.imm.fm.ul.pt
Resources
Više o malariji doznajte na:
- Hodge R (2006) Fighting malaria on a new front. Science in School 1: 72-75. www.scienceinschool.org/2006/issue1/malaria
- Ranije objavljene članke u Science in School o najnovijim znanstvenim otkrićima potražite na: Ana de Barros je rođena 1983.g. u Lisabonu, a sa 19 godina seli se u Newacastle, UK, gdje je diplomirala genetiku. Ostala je u Ujedinjenom Kraljevstvu da napravi magisterij iz biomolekularne arheologije u Manchesteru. Nakon što je tri mjeseca radila u laboratoriju u Ateni, Grčka, istražujući matične stanice, Anna se 2007. godine vraća u Portugal gdje započinje doktorat iz imunologije na Institutu molekularne medicine u Lisabonuw1. Zainteresirana je za znanstveno novinarstvo jer povezuje komunikaciju i znanost. Izvan laboratorija bavi se umjetnošću, svira gitaru u bendu, piše pjesme i pjeva. Često fotografira i uživa u putovanjima.
Review
Imunologija je disciplina koja se još uvijek ubrzano mijenja jer se sve više doznaje o upletenosti različitih tipova stanica i signalnih molekula. Cerebralna malarija kod ljudi se još uvijek teško liječi. Specifičan podtip T stanica i signalna molekula CD27 uključeni su u razvoj cerebralne malarije u miševa te ovo saznanje može utjecati na liječenje ove bolesti u ljudi. Koristeći se ovim člankom kao podlogom može se potaknuti rasprava o liječenju i iskorjenjivanju malarije, osnovama imunologije, genetskim manipulacijama miševa i o ispravnosti vršenja eksperimenta na životinjama. Može se upotrijebiti u nastavi s dodatnißm pitanjima za testiranje razumijevanja imunologije kod učenika u višim razredima srednje škole.
Shelley Goodman, Velika Britanija