Κερδίζοντας ένα Όσκαρ στην ανοσολογία Understand article

Μετάφραση από: Ελισάβετ Ιωαννίδου (Elisavet Ioannidou) – Φοιτήτρια Βιολογίας, ΕΚΠΑ και Παναγιώτη Κ. Στασινάκη (Panagiotis K. Stasinakis) - Εκπαιδευτικός, Βιολόγος, MEd, PhD, Πανελλήνια…

Η Ana de Barros με τη
δημοσίευσή της.

Ευγενική χορηγία της εικόνας
από την Ana de Barros

Όταν χτύπησε το τηλέφωνό μου και μου είπαν ότι το άρθρο μας ήταν να δημοσιευτεί στο Nature Immunology (Ribot et al, 2009), απλά δεν μπορούσα να μείνω στη θέση μου. Αλλά αν και λίγοι άνθρωποι γύρω μου καταλάβαιναν την υστερία μου, είχα να εξηγήσω σε πολλούς άλλους τι πραγματικά αυτό σήμαινε για εμάς: «Είναι σαν ένας ηθοποιός να παίρνει ένα Όσκαρ!»

Το δικό μας συγκεκριμένο Όσκαρ δεν ήταν για την καλύτερη ταινία, ηθοποιό ή μουσική, αλλά για μια ανακάλυψη στην ανοσολογία. Έχοντας δημοσιεύσει την εργασία μας σε αυτό το έγκυρο περιοδικό, σήμαινε ότι οι σχετικοί επιστήμονες τη θεώρησαν αξιοσημείωτη και ότι άλλοι τώρα θα ήταν σε θέση να μάθουν από αυτή και να χτίσουν πάνω της προς τον κοινό στόχο: την κατανόησης του πώς τα σώματά μας πολεμούν την ασθένεια και συνεπώς βελτιώνοντας την ανθρώπινη ιατρική. Ευρισκόμενο στο ράφι, το «δικό μας» περιοδικό μπορεί να μοιάζει με οποιοδήποτε άλλο περιοδικό, αλλά σημαίνει τόσα πολλά σε εμένα όσα και ένα τρόπαιο στη βιτρίνα.

Το αντικείμενο της έρευνάς μας είναι η ανάπτυξη ενός τύπου λευκού αιμοσφαιρίου στο θύμο, που ονομάζεται Τ λεμφοκύτταρο ή Τ-κύτταρο. Τα Τ λεμφοκύτταρα διακρίνονται από τα υπόλοιπα λεμφοκύτταρα, λόγω ενός μορίου στην επιφάνειά τους που ονομάζεται υποδοχέας Τ κυττάρων και αναγνωρίζει το αντιγόνο που φέρει ένας συγκεκριμένος εισβολέας, όπως ένα βακτήριο ή ένας ιός.

Ο ανθρώπινος θύμος.
Αναπαραγωγή μιας
λιθογραφίας από την 20η
αμερικανική έκδοση της
Ανατομίας του Ανθρώπινου
Σώματος του Grey,
δημοσιευμένη αρχικά το
1918

Εικόνα δημόσιου αρχείου,
πηγή εικόνας: Wikimedia
Commons

Τα Τ κύτταρα γενικά θεωρούνται μέρος της προσαρμοσμένης ανοσολογικής απόκρισης, διότι δεν εξολοθρεύουν μόνο έναν εισβολέα (και τα κύτταρα στα οποία έχει εισβάλει), αλλά και παράγουν κύτταρα μνήμης. Όπως προδίδει το όνομά τους, αυτά τα κύτταρα μνήμης «θυμούνται» αυτόν τον εισβολέα για όσο χρόνο το ζώο ζει, έτσι ώστε η ανοσιακή αυτή απάντηση να προσαρμόζεται ταχύτατα: αν ο ίδιος εισβολέας επιτεθεί ξανά, τα κύτταρα μνήμης θα τον αναγνωρίσουν και θα τον καταστρέψουν. Αυτή η ανοσολογική απόκριση, την οποία έχουν μόνο τα σπονδυλωτά, ενεργοποιείται από την απόκριση του συστήματος φυσικής ανοσίας, του συστήματος μη ειδικής άμυνας που βρίσκεται σε όλες τις ομάδες ζώων και φυτών.

Η απόκριση της φυσικής ανοσίας είναι η πρώτη γραμμή άμυνας: η αρχική αντίδραση (και προσπάθεια εξολόθρευσης) των εισβολέων. Αντίθετα με την απόκριση της προσαρμοσμένης ανοσίας, η φυσική ανοσιακή απόκριση δεν προσφέρει μακράς διάρκειας ανοσία αλλά είναι μια ταχύτερη και πιο γενική απάντηση.

Η έρευνά μας επικεντώνεται σε ένα συγκεκριμένο τύπο Τ-κυττάρων, τα γάμμα δέλτα (γδ) T-κύτταρα, ο οποίος θεωρείται ως η εξελικτική γέφυρα μεταξύ της προσαρμοσμένης και της φυσικής ανοσολογικής απόκρισης. Τα γδ Τ-κύτταρα αποτελούνται από υποτύπους με διάφορες λειτουργίες, ανάλογα με τον ιστό στον οποίο βρίσκονται και τον ειδικό υποδοχέα Τ-κυττάρων που φέρουν. Αν και υπάρχει μια αναπτυσσόμενη ομοφωνία σχετικά με τη σημασία των γδ Τ-κυττάρων, λίγα είναι γνωστά σχετικά με τη συμπεριφορά και την ωρίμανσή τους. Επιπλέον οι επιστήμονες δεν έχουν βρει ακόμα κάποιο μοριακό δείκτη τον οποίο να μπορούν να χρησιμοποιήσουν για να ταυτοποιήσουν τον κάθε υποτύπο.

Εικόνα από συνεστιακό
μικροσκόπιο ανθρώπινων
γδ Τ-κυττάρων (κόκκινο)
που επιτίθενται σε
καρκινικά κύτταρα (κίτρινο)

Ευγενική χορηγία της εικόνας
από το εργαστήριο του Bruno
Silva-Santos

Στην έρευνά μας, επικεντρωθήκαμε σε μια πρωτεΐνη που υποπτευόμαστε ότι είναι ένας πιθανός δείκτης για έναν τύπο γδ T-κυττάρων. Αυτή η πρωτεΐνη, που καλείται CD27, είναι ένας μεμβρανικός υποδοχέας που εμπλέκεται στην κυτταρική επικοινωνία.

Βρήκαμε ότι οι υποψίες μας ήταν ορθές: ο CD27 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ταυτοποίηση ενός συγκεκριμένου  υποτύπου γδ T-κυττάρων. Αλλά αυτό που ήταν το πιο ενδιαφέρον ήταν το ότι ανακαλύψαμε πως η παρουσία αυτής της πρωτεΐνης δεν χαρακτηρίζει απλά αυτόν τον υποτύπο γδ Τ-κυττάρων, στην πραγματικότητα οδηγεί τη δημιουργία του. Μέσα στο θύμο, οι πρόδρομοι των γδ T-κυττάρων που ωριμάζουν με την παρουσία του CD27 (CD27+), παράγουν μια κυτοκίνη που ονομάζεται ιντερφερόνη-γάμμα (IFN-γ), ενώ τα κύτταρα που ωριμάζουν χωρίς το CD27 (CD27-) παράγουν κυρίως μια διαφορετική κυτοκίνη, την ιντερλευκίνη-17 (IL-17). Η παρουσία ή απουσία της κυτοκίνης CD27 επομένως καθορίζει σε ποιον υπότυπο ανήκει ένα γδ T-κύτταρο (δες ψηλά στο διάγραμμα από κάτω).

Οι δύο κυτοκίνες IFN-γ και IL-17 παίζουν ένα σημαντικό ρόλο στην ανοσολογική απόκριση, με πολύ διακριτές συνέπειες: εκείνα το Τ-κύτταρα που παράγουν IFN-γ θα παίξουν έναν κρίσιμο ρόλο στην καταπολέμηση των ιών και των όγκων, ενώ εκείνα που παράγουν IL-17 συνδέονται με αυτοάνοσες ασθένειες, όπως η πολλαπλή σκλήρυνση.

Τα γδ Τ-κύτταρα παίζουν ένα σημαντικό ρόλο στην έναρξη μιας γρήγορης ανοσιακής απόκρισης σε διάφορα παράσιτα, συμπεριλαμβανομένου του παρασίτου της ελονοσίας Plasmodium. Στους ανθρώπους αυτό το παράσιτο πολλαπλασιάζεται στο ήπαρ και έπειτα εξαπλώνεται στην κυκλοφορία του αίματος μολύνοντας τα ερυθροκύτταρα τα οποία και καταστρέφει. Σε σοβαρές περιπτώσεις αυτό μπορεί να φράξει τα αιμοφόρα αγγεία που τροφοδοτούν με αίμα τον εγκέφαλο, προκαλώντας αυτό που είναι γνωστό ως εγκεφαλική ελονοσία. Ενδιαφερόμασταν να ανακαλύψουμε αν οι διαφορετικοί υποτύποι των γδ Τ-κυττάρων επηρεάζουν διαφορετικά αυτό το αποτέλεσμα: ήταν ο ένας υποτύπος των γδ Τ-κυττάρων καλύτερος στην πρόληψη της εγκεφαλικής ελονοσίας από τον άλλον;

Η επίδραση του CD27 στη
δημιουργία των γδ

Τ-κυττάρων. Κάντε κλικ για
μεγέθυνση της εικόνας

Για να αναλύσουμε τη συμπεριφορά και των δύο υποτύπων γδ T-κυττάρων στην πορεία μιας λοίμωξης, χρησιμοποιήσαμε ποντίκια μολυσμέναμε ένα στέλεχος Plasmodium ως μοντέλο για το τι συμβαίνει στους ανθρώπους. Συγκρίναμε δύο ομάδες ποντικών: μία με τον CD27 στα περισσότερα από τα κύτταρά τους (έτσι η πλειοψηφία των κυττάρων τους παρήγε INF-γ) και μία γενετικά τροποποιημένη ομάδα στην οποία κανένα από τα ώριμα γδ T-κύτταρα δεν είχε τον CD27 – που σημαίνει ότι παρήγαν λιγότερη INF-γ. Και οι δύο ομάδες μολύνθηκαν με το παράσιτο της ελονοσίας και βρήκαμε ότι ο CD27 πράγματι φαίνεται να επηρεάζει την ανάπτυξη εγκεφαλικής ελονοσίας.

Κανονικά, άγριου τύπου
ποντίκια πέθαιναν πιο
γρήγορα αφού μολύνθηκαν
με Plasmodium σε σχέση με
τα CD27-ανεπαρκή (CD27-)
ποντίκια. Κάντε κλικ για
μεγέθυνση της εικόνας.

Ευγενική προσφορά της
εικόνας από την Ana de
Barros

Τα ποντίκια χωρίς CD27 υπέφεραν λιγότερο από την εγκεφαλική ελονοσία, πιθανώς επειδή παρήγανλιγότερη INF-γ, η οποία εμπλέκεται στην φλεγμονή (δες το κάτω διάγραμμα από πάνω). Το αν αυτό το εύρημα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη μελλοντικών φαρμάκων κατά της ελονοσίας – ίσως χειραγωγώντας την έκφραση του CD27, έτσι ώστε τα κύτταρα να παράγουν χαμηλότερα επίπεδα προφλεγμονώδων κυτοκινών – παραμένει να φανεί.

Εν συντομία, ήμασταν οι πρώτοι που περιγράψαμε μια λειτουργία για τον CD27 στους προδρόμους των Τ- κυττάρων στο θύμο – και το γεγονός ότι το Nature Immunology αποφάσισε να δημοσιεύσει το άρθρο μας είναι μια αναγνώριση του πόσο ακριβώς σημαντικά είναι αυτά τα ευρήματα. Όπως ο υπεύθυνος της ομάδας μας, Bruno Silva-Santos, εξηγεί «Ερευνούμε τώρα τις ανάλογες διαδικασίες στα ανθρώπινα κύτταρα. Ο μακροπρόθεσμος στόχος μας είναι να … είμαστε ικανοί να χειραγωγήσουμε [τα γδ Τ-κύτταρα] για θεραπευτικούς σκοπούς, όπως η καταπολέμηση αυτοάνοσων ασθενειών και του καρκίνου.» Έχουμε ακόμα πολλή δουλειά μπροστά μας, αλλά αυτή η αναγνώριση του τι έχουμε ήδη καταφέρει μας υπενθυμίζει ότι αξίζει τον κόπο.

Για πολύ ώρα αφού έκλεισα το τηλέφωνο, έπειτα τελειώνοντας την εξήγηση για τον ενθουσιασμό μου, δεν μπορούσα να σταματήσω να χαμογελάω.

Download

Download this article as a PDF

References

Web References

  • w1 – Ανακάλυψε περισσότερα για το Ινστιτούτο Μοριακής Ιατρικής στη Λισαβόνα, εδώ: www.imm.fm.ul.pt

Resources

Author(s)

Η Ana de Barros γεννήθηκε στη Λισαβόνα το 1983 και στην ηλικία των 19 μετακόμισε στο Newcastle του Ηνωμένου Βασιλείου όπου και πήρε πτυχίο στη γενετική. Έπειτα έμεινε στο Ην. Βασίλειο για να κάνει ένα μεταπτυχιακό στην βιομοριακή αρχαιολογία στο Manchester. Μετά από εργασία για 3 μήνες σε ένα εργαστήριο στην Αθήνα της Ελλάδας κάνοντας έρευνα στα βλαστοκύτταρα, η Ana πήγε πίσω στην Πορτογαλία όπου και ξεκίνησε το διδακτορικό της στην ανοσολογία, στο Ινστιτούτο Μοριακής Ιατρικής στη Λισαβόναw1. Ενδιαφέρεται για την επιστημονική δημοσιογραφία, καθώς φέρνει κοντά την επικοινωνία με την επιστήμη. Εκτός εργαστηρίου, ασχολείται πολύ με τις τέχνες και έχει ένα μουσικό συγκρότημα όπου παίζει κιθάρα, γράφει τραγούδια και τραγουδάει. Η Ana ασχολείται πολύ με τη φωτογραφία και απολαμβάνει τα ταξίδια.


Review

Η Ανοσολογία είναι ένας γρήγορα αναπτυσσόμενος κλάδος καθώς όλο και περισσότερα ανακαλύπτονται σχετικά με την ανάμιξη διαφόρων τύπων κυττάρων και σηματοδοτικών μορίων. Η εγκεφαλική ελονοσία των ανθρώπων, είναι προς το παρόν πολύ δύσκολο να θεραπευτεί. Μια ειδική υποκατηγορία Τ-λεμφοκυττάρων και το μόριο σηματοδότησης CD27, εμπλέκονται στην εξέλιξη της εγκεφαλικής ελονοσίας στους ποντικούς και αυτή η έρευνα μπορεί να έχει επιπτώσεις στη θεραπεία της νόσου στους ανθρώπους. Χρησιμοποιώντας αυτό το άρθρο σαν πληροφορία υποβάθρου είναι δυνατή να ξεκινήσετε συζήτηση σχετικά με τη θεραπεία της ελονοσίας και την εξάλειψή της, τη βασική ανοσολογία, τη γενετική τροποποίηση των ποντικών και το αν η χρήση πειραματοζώων είναι σωστή. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί με περαιτέρω ερωτήσεις κατανόησης, ώστε να κατανοήσουν οι μαθητές της ανώτερης δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, την ανοσολογία.


Shelley Goodman, Ηνωμένο Βασίλειο




License

CC-BY-NC-ND