كيف تعرف خلايا الجهاز المناعي كيف تفرمل بسرعة؟
تتحرك خلايا الجهاز المناعي عبر الأوعية الدموية بسرعة مذهلة، ولكنها تعرف كيفية الفرامل عند الحاجة بمستوى من الدقة لا يخجل طائرة تهبط على حاملة طائرات. وتسمح لهم هذه القدرة المعجزة بالتوقف عند نقطة محددة على جدار الأوعية الدموية لاختراق الأنسجة التالفة أو الغدد الليمفاوية في الجسم بحثًا عن علامات العدوى. كيف تتمكن الخلايا من تحديد نقاط التوقف بهذه الدقة غير العادية؟ شرع علماء معهد وايزمان للعلوم في التحقيق في هذه القضية وأسس لأن الخلايا المناعية الأساسية، التي تسمى الخلايا التائية، مجهزة بمعدات الكبح التي هي في متناول أيديها حرفيًا.
نحن نميل إلى تصور الخلايا على أنها كرات ملساء، لكن سطح الكثير منها - وبالتأكيد جميع خلايا الجهاز المناعي - ليس أملسًا على الإطلاق. يوجد على غشائها الخارجي نتوءات مرنة تشبه الأصابع الصغيرة، تساعدها على استشعار البيئة والتواصل معها. من أجل عبور جدار الأوعية الدموية واختراق العقدة الليمفاوية، ترتبط "أصابع" خلايا الجهاز المناعي من النوع T ببروتينات خاصة موجودة على الجدار. بعد الالتصاق، تتدحرج الخلايا على طول الجدار حتى تواجه مستقبلاتها، المسماة CCR7، المركبات الكيميائية للعقدة الليمفاوية. تخبر هذه الجزيئات الصغيرة الخلايا التائية: "مرحبًا، لقد وصلت إلى وجهتك". ومن هناك، تمر الرسالة إلى داخل الخلية وتنشط بروتين LFA-1 الذي يرتبط بجزيئات لزجة معينة على جدار الأوعية الدموية. وهكذا تتوقف الخلية بصراخ الفرامل، وتخرج من الوعاء الدموي وتدخل إلى العقدة الليمفاوية، حيث تقوم بإجراء مسح يستمر من بضع دقائق إلى عدة ساعات، وإذا لم تجد عاملاً غريباً - تعود إلى الدم التداول كما جاء؛ يتم إجراء الآلاف من هذه الفحوصات كل دقيقة على مئات العقد الليمفاوية في الجسم لضمان صحتنا.
وفي دراسة سابقة قال البروفيسور. رونان ألون وأعضاء مجموعته في قسم علم المناعة أن إشارة التثبيط يتم توليدها بواسطة أصابع الخلايا التائية في أقل من نصف ثانية. وهذه السرعة مثيرة للدهشة بشكل خاص، حيث أن الخلية التائية تتحرك في كل ثانية مسافة حوالي 0.1 ملليمتر، أي ما يقرب من 15 مرة قطرها - وهو معدل يتوافق في العالم الكلي مع سرعة طائرة مقاتلة خلال مراحل الهبوط. ولكن عندما تهبط طائرة على مدرج ضيق، تكون الكابلات الفولاذية المصممة لإيقافها منتشرة بالفعل وجاهزة للعمل. وعلى النقيض من ذلك، عندما "تهبط" الخلية التائية، يبدو أنها تضطر إلى تجميع جهاز الهبوط عند أطراف أصابعها في كل مرة. علاوة على ذلك، فقد اكتشف سابقا أن بروتين LFA-1 - الضروري للتثبيط - يكون في الغالب مخفيا على جسم الخلية، بعيدا عن أطراف الأصابع الصغيرة التي تغطي سطحها.
لفهم كيفية تمكن الخلية التائية من تجميع معدات الكبح الخاصة بها بسرعة قياسية، تعاون البروفيسور ألون مع البروفيسور. جلعاد هاران من قسم الفيزياء الكيميائية والبيولوجية، الذي طور طريقة جديدة لدراسة سطح الخلايا على مستوى الجزيئات المفردة باستخدام الفحص المجهري فائق الدقة. وهي عبارة عن مزيج من تقنيتين: طريقة واحدة لتحديد موقع الجزيئات المختلفة باستخدام علامات الفلورسنت، وطريقة أخرى لإنشاء ما يشبه الخريطة الطبوغرافية لسطح الخلية، بما في ذلك أصابعها، بناءً على شدة إشارة الفلورسنت. . يوضح البروفيسور هاران: "نرسم التلال والوديان الموجودة على سطح الخلية ونقوم بإنشاء خريطة طبوغرافية مشابهة لتلك التي توضح شكل سطح الأرض".
"جميع المعدات اللازمة للكبح السريع جاهزة للتجميع في متناول الخلايا التائية. وبهذه الطريقة يمكن للخلايا إنتاج إشارة الكبح في أقل من نصف ثانية"
قاد الدكتور شيرساندو غوش، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر البروفيسور هاران، والدكتورة سارة فيجيلسون من مختبر البروفيسور ألون، الدراسة الجديدة، التي اكتشف فيها العلماء كيفية قيام الخلايا التائية بمهمتها. ووجدوا أن مستقبلات CCR7 تتركز في الجزء الذي يسهل الوصول إليه، أي عند أطراف أصابع الخلايا بالضبط. كما تم اكتشاف أن جزيئات LFA-1 توجد في الغالب على جسم الخلية، ولكن حوالي 5% منها موجودة على سطح الأصابع بالقرب من CCR7. شيء آخر لا يقل أهمية: تم العثور على جميع الجزيئات المساعدة اللازمة لنقل إشارات الكبح أيضًا في متناول اليد، على مقربة من مستقبلات CCR7. يقول البروفيسور ألون: "جميع المعدات اللازمة للكبح السريع جاهزة للتجميع عند أطراف أصابع الخلايا التائية. وبهذه الطريقة يمكن للخلايا إنتاج إشارة الكبح في أقل من نصف ثانية".
وبصرف النظر عن الكشف عن آليات عمل الجهاز المناعي، فإن نتائج البحث تفتح أيضا الباب لدراسة الآليات التي تتحكم في حركة الخلايا المختلفة، بما في ذلك الخلايا السرطانية التي قد تنجرف في الدورة الدموية وتتوقف في أماكن مختلفة لخلايا الجسم المختلفة. الغرض من خلق الانبثاث. وقد تساعد النتائج أيضًا في تطوير طرق للتحكم في حركة خلايا الجهاز المناعي: وبهذه الطريقة، سيكون من الممكن، على سبيل المثال، زيادة عدد مستقبلات CCR7 في أصابع الخلايا من خلال الهندسة الوراثية من أجل لتسريع وصولها إلى الغدد الليمفاوية وبالتالي زيادة فعالية اللقاحات المختلفة، أو بدلاً من ذلك، لتقييد حركة الخلايا المناعية الضارة أثناء عملها في أمراض المناعة الذاتية.
وشارك في الدراسة الدكتور اليسيو مونتريسور والبروفيسور كارلو لاودانا من جامعة فيرونا في إيطاليا؛ د. إيال شمعوني من قسم البنى التحتية للبحوث الكيميائية في معهد وايزمان للعلوم؛ الدكتور فرانشيسكو رونكتو من قسم علم المناعة بالمعهد والبروفيسور دانييل ليجلر من معهد التكنولوجيا الحيوية ثورجاو بسويسرا التابعين لجامعة كونستانز.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
