كم عدد الخلايا اللازمة لإنتاج الذاكرة؟

قبل إطلاق صافرة بداية مباريات الكرة، عادة ما يجتمع اللاعبون في دائرة ويقسمون الأدوار في الملعب فيما بينهم. تظهر دراسة جديدة أجراها علماء في معهد وايزمان للعلوم أنه حتى خلايا الجهاز المناعي تتجمع قبل أن تشرع في حملة ضد الغزاة، وتقرر معًا الدور الذي ستلعبه كل منها: سيشارك بعضها في هجوم قصير المدى، بينما سيشارك بعضها في هجوم قصير المدى، بينما سيشارك بعضها في هجوم قصير المدى. والبعض الآخر سوف يساهم في خلق الذاكرة المناعية، الأمر الذي سيؤدي إلى مقاومة طويلة الأمد ضد العدوى المستقبلية. توصلت الأبحاث إلى أنتم نشرها مؤخرا في المجلة العلمية علومقد يتيح تطوير استراتيجيات تطعيم أفضل، بما في ذلك الأمراض التي لا يوجد لقاح فعال لها حاليًا.

وفي الدراسة، قام الباحثون بفحص سلوك "الخلايا التائية المساعدة" بعد تحديد عامل أجنبي. البروفيسور نير فريدمانيوضح قسم علم المناعة أن الخلايا التائية المساعدة هي التي توجه نشاط الخلايا المختلفة التي تشارك في الاستجابة المناعية - الخلايا البائية التي تنتج الأجسام المضادة، والبلاعم التي "تأكل" البكتيريا، وكذلك "الخلايا التائية القاتلة"، التي تسمم الخلايا المصابة وقتل الخلايا الخبيثة. عندما يدخل جسم غريب (مثل فيروس أو بكتيريا) إلى الجسم، تتعرف الخلايا التائية المساعدة على وجود العامل الممرض - وهي عملية تحدث في العقد الليمفاوية - وتنقسم ردًا على ذلك إلى عدد كبير من الخلايا الوليدة وتنظم لمحاربة المرض. الغزاة. تصبح معظم الخلايا الوليدة "خلايا نشطة" (الخلايا المستجيبة) التي تشارك في الهجوم وتموت بعد فترة وجيزة. لكن تمايز الخلايا ينتج أيضًا خلايا ذاكرة، تبقى في الجسم لسنوات أو حتى عقود، وتحمينا من الهجمات المتكررة لنفس العامل الممرض. في السنوات الأخيرة، تم اكتشاف أن الخلايا التائية تتجمع معًا وتشكل مجموعات داخل العقد الليمفاوية، لكن لم يكن من الواضح ما هي أهمية هذه النتائج. يكشف البحث الجديد أن هذا التجمع ضروري لنشاط الجهاز المناعي: تتواصل الخلايا العنقودية مع بعضها البعض، وتحسب الخلايا في بيئتها المباشرة في أي لحظة معينة، وتقرر معًا كيفية مواصلة عملية التمايز.

قام أعضاء مجموعة البروفيسور فريدمان، بقيادة الدكتورة ميشال بولونسكي، التي كانت في ذلك الوقت طالبة أبحاث في المختبر، وبالتعاون مع المجموعة البحثية للبروفيسور. سلسلة بنيامين من جامعة UCL في لندن، قمنا بدراسة مسألة ما إذا كانت مجموعات الخلايا التائية، التي لاحظها البروفيسور فريدمان وآخرون سابقًا، تلعب أي دور في الاستجابة المناعية وخاصة في تكوين خلايا الذاكرة. للإجابة على السؤال، لجأ العلماء إلى طريقة تم تطويرها سابقًا في مختبر البروفيسور فريدمان: زراعة الخلايا في "الميكروبات" - الأسطح التي تحتوي على آلاف المنافذ الأصغر من سمك الشعرة - ومراقبة نمو وتطور هذه الخلايا لعدة مرات. أيام.

في بداية التجربة، تم إدخال خلية T واحدة أو اثنتين فقط في بعض "الأشرطة الصغيرة"، بينما تم إدراج عدد أكبر في "أشرطة" أخرى - ما يصل إلى عشر خلايا لكل "شريط". بعد تنشيط الخلايا التائية (في عملية تحاكي التعرف على دخول جسم غريب إلى الجسم)، تابع الباحثون انقسام الخلايا وتمايزها وتجميعها تحت المجهر. تم ترميز نوعي الخلايا - الخلايا النشطة وخلايا الذاكرة - بألوان مختلفة لتسهيل التعرف عليها.

وجد الباحثون فرقًا كبيرًا بين "الآبار" التي تم فيها زرع الخلايا التائية المساعدة المفردة و"الآبار" حيث كانت الظروف الأولية أكثر كثافة: في "الآبار" الأكثر كثافة، تم تشكيل المزيد من خلايا الذاكرة. وكشف تحليل البيانات أن الخلايا يمكن أن "تعمل" - وهي ظاهرة تذكرنا بـ "استشعار النصاب" المعروف بين البكتيريا: باستخدام إشارات بيئية مختلفة، تحدد البكتيريا حجم المستعمرة وتستخدم المعلومات لاتخاذ قرارات تؤثر على مستعمرة بأكملها. يقول البروفيسور فريدمان: "في حالة الخلايا التائية، تكون العملية أكثر تعقيدًا". "هناك عملية صنع قرار جماعي هنا. ولا تتخذ الخلايا التائية القرار بأن تصبح خلايا ذاكرة بمفردها، بشكل مستقل، ولكنها "تتشاور" مع جيرانها وتتخذ القرار بشكل مشترك. كلما زاد عدد الخلايا التائية، كان التمايز أسرع وأكثر كفاءة لإنشاء خلايا الذاكرة."

خلال التجربة، تمكن فريق البحث من عزل بعض جزيئات الإشارة التي تفرزها الخلايا التائية المتجمعة، وأظهر كيف تساعد هذه الخلايا على "الإحساس" بحجم المجموعة وإنتاج خلايا ذاكرة أكثر أو أقل نتيجة لذلك. يقول البروفيسور تشين: "يحتاج الجهاز المناعي إلى تخصيص الموارد بكفاءة. بمجرد أن يكون هناك ما يكفي من الخلايا التائية لمحاربة العدوى، يمكنها تحويل الخلايا المتبقية إلى خلايا ذاكرة تسمح لها بمحاربة الغزاة في وقت لاحق.

تم تصميم اللقاحات الموجودة اليوم للسماح للجسم بإنتاج خلايا الذاكرة، من خلال عملية تمايز قياسية: فهي تعرض الجسم لمسببات الأمراض الميتة أو الضعيفة وبالتالي تنشيط الخلايا التائية في العقد الليمفاوية التي تبدأ في الانقسام والتمايز إذا كانوا يواجهون تهديدا حقيقيا. يقول البروفيسور شين: "قد نكون قادرين على استخدام هذه المعرفة لتحيز الاستجابة المناعية بحيث يتم تكوين المزيد من خلايا الذاكرة على حساب الاستجابة المناعية الفورية". ويضيف البروفيسور: "قد تساعد النتائج أيضًا في تطوير لقاحات جديدة للأمراض التي لا توجد وسيلة للوقاية منها حاليًا، أو لقاحات ملائمة لكبار السن الذين تضعف أجهزتهم المناعية، وقد تؤدي حتى إلى اتجاهات جديدة في لقاح السرطان". فريدمان .

محور لندن-رحوفوت

منذ أن التقيا لأول مرة قبل حوالي عشر سنوات، يقضي البروفيسور بنيامين تشين من جامعة UCL في لندن شهرًا سنويًا في مختبر البروفيسور فريدمان في معهد وايزمان للعلوم. خلال هذا العقد، تبادلت المختبرات الطلاب والأفكار مع بعضها البعض - وأصبح التعاون ممكنًا بفضل البرنامج، من بين أمور أخرى. يصنع علاقات والتي تأسست بمبادرة من اللجنة البريطانية لأصدقاء معهد وايزمان للعلوم. بالفعل في ثمانينات القرن الماضي، حدد البروفيسور شين مجموعات من خلايا الجهاز المناعي، تسمى الخلايا الجذعية، لكنه لم يكن لديه أدوات البحث اللازمة تحت تصرفه لمعرفة سببها. "فقط من خلال استخدام الأساليب المتقدمة اليوم، وبفضل التعاون بين المختبرين، يمكننا حقًا دراسة هذه التجمعات على مستوى الخلية الواحدة ومع مرور الوقت."