Исследователи изучили миграцию дендритных клеток иммунной системы и создали компьютерную модель, которая позволила понять механизмы миграции иммунных клеток в многоклеточной среде. Они обнаружили, что дендритные клетки локально изменяют концентрацию хемокина — направляющей молекулы. Когда вокруг клетки становится меньше хемокинов, они перемещаются дальше к более высоким концентрациям. Помимо этого, ученые показали, что движение дендритных клеток зависит не только от их индивидуальных реакций на хемокин, но и от плотности клеточной популяции — чем больше клеток, тем более явный градиент концентрации хемокина они создают. Исследование опубликовано в журнале Science Immunology.
Иммунная система организма человека защищает от инфекций и опухолей. Она включает в себя взаимодействие различных клеток и молекул, которые работают вместе для обнаружения и уничтожения патогенов. Дендритные клетки иммунной системы играют ключевую роль в этом процессе. Они способны захватывать антигены — чужеродные молекулы, которые вызывают иммунный ответ. После захвата антигена дендритные клетки перерабатывают его и презентуют на своей поверхности другим клеткам иммунной системы, таким как Т-лимфоциты и В-лимфоциты. Это активирует эти клетки и позволяет им выполнять свои функции в борьбе с инфекциями и опухолями. Скоординированное коллективное движение иммунных клеток во время инфекции и воспаления — ключ к победе иммунитета. Как только дендритные клетки обнаруживают очаг заражения, они активируются и немедленно мигрируют к лимфатическим узлам, где передают план действий другим клеткам иммунной системы и активируют следующие шаги защиты. Их миграцией к лимфатическим узлам управляют хемокины (небольшие сигнальные белки, высвобождаемые из лимфатических узлов), которые устанавливают градиент этих веществ. Раньше считалось, что дендритные клетки и другие иммунные клетки реагируют на этот внешний градиент, двигаясь в сторону более высокой концентрации. Однако новое исследование теперь бросает вызов этому представлению.
Исследователи использовали различные экспериментальные методы для изучения рецептора (поверхностной структуры, обнаруженной на активированных дендритных клеток) под названием CCR7. Основная функция CCR7 — связываться с молекулой, специфичной для лимфатических узлов, которая запускает следующие этапы иммунного ответа. Чтобы количественно понять механизмы миграции дендритных клеток в многоклеточной среде, исследователи использовали компьютерное моделирование, которое позволило воспроизвести эксперименты в программе.
Ученые выяснили, что по мере миграции дендритные клетки захватывают и поглощают хемокины с помощью рецептора CCR7, что приводит к локальному истощению концентрации хемокинов. Когда вокруг меньше сигнальных молекул, они перемещаются дальше к более высоким концентрациям хемокинов. Эта двойная функция позволяет иммунным клеткам генерировать собственные управляющие сигналы для более эффективной организации коллективной миграции. С помощью моделирования ученые показали, что движение дендритных клеток зависит не только от их индивидуальных реакций на хемокин, но и от плотности клеточной популяции. «Это было простое, но нетривиальное предсказание: чем больше клеток, тем более явный градиент они создают — это действительно подчеркивает коллективный характер этого явления!» — говорят авторы статьи. Кроме того, исследователи обнаружили, что Т-клетки — специфические иммунные клетки, которые уничтожают вредные микробы, также получают пользу от этого взаимодействия, улучшая свое собственное направленное движение.
Это исследование имеет важное значение для нашего понимания того, как иммунные реакции координируются внутри организма. Раскрывая эти механизмы, ученые потенциально могли бы разработать новые стратегии для эффективного перенаправления иммунных клеток в определенные участки, такие как опухолевые клетки или области инфекции.
Автор: Дария Пляченко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
