Внешне большинство Т-клеток выглядят одинаково: маленькие и сферические. Группа исследователей под руководством Беренда Шнайдера из Института биологии молекулярных систем при Высшей технической школе Цюриха с помощью передовых методов заглянула внутрь этих клеток. Результаты исследования показывают, что субклеточная пространственная организация цитотоксических Т-клеток, которую Шнайдер называет их клеточной архитектурой, оказывает большое влияние на их судьбу.
Когда клетки с изогнутым ядром сталкиваются с патогеном, они превращаются в мощные эффекторные клетки, которые быстро размножаются и уничтожают патоген. Их «собратья» с шарообразным ядром развиваются более медленно: им требуется больше времени для активации, и в итоге они дифференцируются в долгоживущие клетки памяти, которые защищают организм от будущих атак того же патогена.
Ученые выявили две функционально разные популяции Т-клеток около 50 лет назад. «Но до сих пор мы не знали, какие характеристики определяют, станет ли Т-клетка эффекторной или клеткой памяти», — говорит Бен Хейл, автор статьи, которая недавно появилась в журнале Science.
Чтобы помочь определить эти характеристики, исследователи разработали платформу, которая автоматически анализирует микроскопические изображения иммунных клеток. Затем они представили этой платформе тысячи Т-клеток от 24 здоровых добровольцев.
Используя подход машинного обучения, платформа классифицировала клетки на три различные группы. «Мы уже видели, как некоторые Т-клетки при активации приобретают форму бутылки. Но мы не ожидали, что платформа разделит круглые клетки на две разные группы», — говорит Шнайдер.
При дальнейшем исследовании ученые также обнаружили, что различия в клеточной архитектуре между двумя классами круглых клеток имеют и функциональное значение. «Клетки с изогнутым ядром предназначены для быстрой активации: многие из них превращаются в эффекторные клетки бутылочной формы в течение 24 часов. Они также дают более сильный ответ при активации — и пролиферируют гораздо быстрее», — говорит Хейл.
Учёные также определили молекулярный механизм, который приводит к более быстрой и сильной активации клеток с изогнутым ядром: их особая клеточная архитектура обеспечивает повышенный приток ионов кальция.
Оба учёных подчеркивают, что еще предстоит ответить на многие вопросы. Например, Шнайдер и его команда надеются выяснить, каким образом организм постоянно следит за тем, чтобы около 60% цитотоксических Т-клеток в крови имели изогнутые ядра, в то время как 35% не имели инвагинаций, а остальные 5% были бутылкообразными.
Шнайдер и Хейл отмечают, что полученные результаты не только важны для лучшего понимания того, как работают наши иммунные клетки, но и играют решающую роль, например, в борьбе с раком. «Многие новые методы лечения используют Т-клетки для уничтожения раковых клеток. Если мы найдем способ выбирать и использовать эти клеточные архитектуры, то сможем повысить клиническую эффективность таких терапий», — заключил Шнайдер.
[Фото: Ben Hale / ETH Zurich]
