Naukowcy odkrywają ukryte czynniki odpornościowe w górnych drogach oddechowych

Naukowcy z LJI opracowują innowacyjną technikę oceny pamięci immunologicznej i reakcji SARS-CoV-2 w górnych drogach oddechowych

Naukowcy z Instytutu Immunologii La Jolla (LJI) przeprowadzili pierwsze kompleksowe badanie pamięci komórek odpornościowych w górnych drogach oddechowych dorosłych ochotników. W swojej analizie zidentyfikowali komórki pamięci „rezydentne w tkankach”, które są przygotowane do ochrony dróg oddechowych przed nimi SARS-CoV-2 i inne infekcje dróg oddechowych.

„W końcu mogliśmy przyjrzeć się bliżej anatomii infekcji — temu, co dzieje się, gdy a wirus infekuje tkanki górnych dróg oddechowych” – mówi instruktor LJI, doktor medycyny Sydney Ramirez, który był pierwszym autorem nowego Natura badanie.

Naukowcy po raz pierwszy przyjrzeli się także działaniu komórek odpornościowych znajdujących się w drogach nosowych wraz z komórkami odpornościowymi krążącymi w krwiobiegu. Obydwa rodzaje komórek odpornościowych wydają się niezbędne do zwalczania infekcji górnych dróg oddechowych i budowania długotrwałej odporności na określone patogeny.

„Odkryliśmy, że w górnych drogach oddechowych faktycznie znajduje się dużo pamięci immunologicznej. Oznacza to, że nie musisz koniecznie czekać, aż komórki odpornościowe w innych częściach ciała przedostaną się do górnych dróg oddechowych i zwalczą infekcję” – mówi profesor LJI i dyrektor naukowy dr Shane Crotty, starszy autor nowego badania badanie.

Naukowcy twierdzą, że te odkrycia mogą prowadzić do opracowania lepszych szczepionek wzmacniających ochronę immunologiczną. „To odkrycie pomaga nam zrozumieć odporność na patogeny i, miejmy nadzieję, pomoże nam opracować nowe szczepionki przeciwko wirusom infekującym drogi oddechowe” – mówi Crotty.

Ukryty w drogach oddechowych

Naukowcy odkryli, że komórki odpornościowe, takie jak limfocyty T i B, zaczynają działać w odpowiedzi na szczepienie lub infekcję SARS-CoV-2. Zmierzyli dużą różnorodność limfocytów T i B, które pełnią różnorodne funkcje w zakresie odporności i stanu zapalnego.

Naukowcy odkryli również, że drogi oddechowe są domem dla populacji komórek odpornościowych specyficznych dla wirusa, w tym komórek T pamięci rezydujących w tkankach, komórek B pamięci i komórek wytwarzających przeciwciała. Komórki B pamięci mogą aktywować się, wytwarzając silne przeciwciała przeciwwirusowe i przeciwbakteryjne, chroniące nos i gardło przed infekcjami.

Ramirez nazywa odkrycie tych długowiecznych komórek odpornościowych „naprawdę uderzającym”. Te wyspecjalizowane komórki odpornościowe „rezydentne w tkankach” zostały przystosowane do przeżycia w górnych drogach oddechowych i pozostawały w nich przez co najmniej sześć miesięcy.

Migdałki w akcji

Naukowcy odkryli również, że migdałki stały się bardziej aktywne w odpowiedzi na infekcję. Migdałki to wyjątkowa tkanka wartownicza układu odpornościowego, która znajduje się w tylnej części przewodów nosowych, tuż nad górną częścią gardła. Pobierają próbki powietrza, którym oddychamy i są domem dla ośrodków rozrodczych, które wytwarzają zwalczające choroby komórki B wytwarzające przeciwciała.

Wiadomo, że migdałki kurczą się w wieku dorosłym. „Wielu badaczy medycyny zakładało, że osiąga się pewien wiek, zanikają migdałki i migdałki” – mówi Ramirez.

Jednak nowe badanie pokazuje, że nawet starsi uczestnicy badania mieli w tkance migdałka komórki zwalczające patogeny. Te „ośrodki rozrodcze” limfocyty B zostały specjalnie przeszkolone do zwalczania określonych wirusów, takich jak SARS-CoV-2. Naukowcy odkryli także komórki odpornościowe zwane pomocniczymi komórkami pęcherzykowymi T, które wysyłają ważne sygnały do ​​komórek B w ośrodkach rozrodczych.

„Te komórki są bardzo ważne i w przeszłości nie było łatwo je pobrać” – mówi współautor badania Paul Lopez, doktor, technik badawczy w Crotty Lab, który blisko współpracował z doktorem medycyny Farhoudem Faraji .D. z Crotty Lab i L. Benjamin Hills, MD, Ph.D., na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego.

Nowa, obiecująca technika

Wiele chorób atakuje organizm poprzez infekcję górnych dróg oddechowych. Jednak do tej pory pobranie tych komórek było zaskakująco trudne, a badacze pobierający próbki tych komórek często stwierdzali, że są one zbyt zdegradowane, aby można je było poddać analizie.

W ramach nowego badania naukowcy blisko współpracowali z dyrektor kliniczną LJI, Giną Levi, RN, oraz koordynatorami klinicznymi z Głównego Centrum Badań Klinicznych im. Johna i Susan w LJI, aby opracować nową technikę pobierania wymazu w celu pobrania próbki tych nieuchwytnych komórek odpornościowych.

Zespół Levi’s spotykał się co miesiąc z uczestnikami badania i za pomocą wymazów pobierał komórki odpornościowe z przewodów nosowych. Aby upewnić się, że wymazy docierają do właściwych tkanek i prawidłowo pobierają próbki migdałków, zespół LJI współpracował z ekspertami chirurgii z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, lek. Carol H. Yan i lek. Adamem S. DeConde, których umiejętności w zakresie endoskopii umożliwiły pobranie wymazów podczas za pomocą kamery (endoskopu) udokumentować miejsce pobrania próbki w jamie nosowej.

Kluczem do sukcesu była także szybkość. Naukowcy odkryli, że mogliby uniknąć utraty i degradacji komórek, gdyby przetwarzali próbki tego samego dnia i nie zamrażali komórek.

„Moim koordynatorom i mnie udało się pobrać wymazy od uczestników badania każdego dnia przed godziną 13:00” – mówi Levi, współautor nowego badania. „Przygotowywaliśmy materiały do ​​natychmiastowego przetworzenia komórek, a następnie Sydney zostawała do późna, aby analizować próbki”.

Kolejne kroki pomiaru odporności

Idąc dalej, badacze z LJI są zainteresowani badaniem, w jaki sposób populacje komórek odpornościowych w drogach oddechowych zmieniają się w odpowiedzi na szczepionki donosowe, takie jak szczepionka przeciw grypie FluMist, którą wstrzykuje się do nosa. Kontynuują także pobieranie próbek od niektórych ochotników biorących udział w badaniu, aby sprawdzić, jak długo populacje ich komórek odpornościowych, w tym przydatnych komórek B i T pamięci, pozostają stabilne.

Lopez twierdzi, że technika pobierania wymazu i metoda analizy mogą również okazać się ważne dla immunologów badających inne aspekty układu odpornościowego, takie jak komórki odpornościowe zaangażowane w przewlekły alergiczny zapalenie błony śluzowej nosa i zatok.

„Bardzo interesujące byłoby mierzenie komórek odpornościowych w różnych stanach chorobowych i być może wykorzystanie tych informacji jako potencjalnego narzędzia diagnostycznego w przyszłości” – mówi Lopez.

Odniesienie: „Zróżnicowanie pamięci immunologicznej w górnych drogach oddechowych człowieka”: Sydney I. Ramirez, Farhoud Faraji, L. Benjamin Hills, Paul G. Lopez, Benjamin Goodwin, Hannah D. Stacey, Henry J. Sutton, Kathryn M. Hastie, Erica Ollmann Saphire, Hyun Jik Kim, Sara Mashoof, Carol H. Yan, Adam S. DeConde, Gina Levi i Shane Crotty, 31 lipca 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-07748-8

Badanie to zostało wsparte przez Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH, T32 AI007036), Narodowego Instytutu Alergii i Chorób Zakaźnych NIH (NIAID, AI142742) oraz nagrodę stypendialną Fundacji AP Giannini.