211service.com
Śledzenie układu odpornościowego
Ludzki układ odpornościowy jest złożony, z wieloma typami komórek rozmieszczonymi w całym ciele, gotowymi do ataku przy pierwszych oznakach infekcji. Jednak nie było żadnego narzędzia klinicznego do pomiaru odpowiedzi immunologicznej podczas jej przemieszczania się przez organizm. Takie narzędzie byłoby pomocne w monitorowaniu reakcji immunologicznych na choroby takie jak rak. Zdarzały się przypadki, w których układ odpornościowy skutecznie zwalczał nowotwór, a inne, w których stymuluje wzrost nowotworu. Znalezienie skutecznego leku na raka jest również trudne, ponieważ wiele leków faktycznie hamuje działanie układu odpornościowego, powodując infekcje, które mogą zagrażać życiu. Zrozumienie, w jaki sposób układ odpornościowy reaguje na niektóre nowotwory i leki, może pomóc klinicystom w lepszym diagnozowaniu i leczeniu pacjentów.
Reakcja immunologiczna: Nowa sonda do obrazowania PET oświetla komórki odpornościowe, atakując infekcję u myszy. Zielone obszary wskazują na obecność aktywnych komórek odpornościowych.
Teraz naukowcy z Jonsson Comprehensive Cancer Center na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles opracowali sondę do obrazowania do pozytonowej tomografii emisyjnej (PET), która śledzi odpowiedź immunologiczną w całym ciele, zwalczając raka i infekcje. Naukowcy opublikowali wyniki swoich badań w internetowym wydaniu czasopisma Medycyna natury .
Celem naukowców nie było śledzenie konkretnych rodzajów komórek odpornościowych, ale zobrazowanie odpowiedzi immunologicznej jako całości. W tym celu szukali procesu biologicznego charakterystycznego dla większości typów komórek odpornościowych i opracowali sondę do pomiaru tego procesu.
Gdybyśmy chcieli zmierzyć konkretny typ komórki, taki jak komórka T, moglibyśmy zrobić marker i dołączyć radionukleotyd, mówi Owen Biały , naukowiec z Jonsson Comprehensive Cancer Center na UCLA i starszy autor badania. Ale chcieliśmy mieć bardziej globalny monitor wielu typów komórek i wymyśliliśmy przyjrzenie się fundamentalnemu procesowi zwanemu ścieżką odzyskiwania DNA.
Ten szlak jest zasadniczo mechanizmem recyklingu DNA, który komórki odpornościowe wykorzystują do szybkiego i wydajnego generowania nowych komórek. Większość komórek w ciele może generować komórki od podstaw, powoli budując nowe komórki z glukozy i cukrów. Jednak w przypadku infekcji komórki odpornościowe muszą działać szybko, aby wytworzyć więcej komórek do obrony. Komórki te przetwarzają pływające fragmenty nukleotydów – cegiełek budulcowych DNA – z żywności lub umierających komórek, wytwarzając więcej DNA, które następnie wytwarza nowe komórki odpornościowe.
Podczas infekcji dochodzi do dużej wymiany DNA, mówi Kajusz Radu , adiunkt farmakologii molekularnej i medycznej na UCLA. Jest to zasadniczo mechanizm umożliwiający tym komórkom skuteczne oczyszczanie i wytwarzanie DNA.
Radu, Witte i ich koledzy zaprojektowali sondę do wykrywania aktywności recyklingu DNA. W szczególności sonda wykrywa określony enzym zaangażowany w pierwszy etap recyklingu DNA w komórkach układu odpornościowego. Bez tego enzymu proces nie może przebiegać. Zespół zaprojektował sondę wykrywającą enzymy, modyfikując strukturę molekularną popularnego leku chemioterapeutycznego zwanego gemcytabiną. Po szeroko zakrojonych badaniach przesiewowych leków naukowcy odkryli, że ten konkretny lek skutecznie przenikał do komórek odpornościowych. Następnie nieznacznie zmienili związek, tak że w obecności enzymu recyklującego DNA związek jest fosforylowany i, w istocie, zatrzymywany w swoich śladach. Jeśli enzym nie jest obecny, związek po prostu przechodzi przez komórkę.
Zespół Witte dołączył również znacznik radioaktywny do sondy, który podczas skanowania PET świeci, gdy wchodzi do komórki. Następnie zespół przetestował sondę na myszach. Naukowcy najpierw wstrzyknęli myszom wirus onkogenny, który spowodował rozwój guza. Ten konkretny nowotwór jest immunogenny, co oznacza, że układ odpornościowy łatwo go rozpoznaje i szybko atakuje. Po wstrzyknięciu wirusa zespół wstrzyknął sondę i wykonał skany PET.
Zasadniczo przypomina mapę cieplną, a jeśli jest dużo komórek odpornościowych, jest czerwony; jeśli mniej, zielony; a jeszcze mniej niebieski, mówi Radu. Wygląda spektakularnie. Możesz zobaczyć trójwymiarowy obraz tej myszy i zobaczyć te drenujące węzły chłonne, które są blisko guza, i po prostu zobaczyć, jak się zapalają.
Zespół był w stanie śledzić odpowiedź immunologiczną w miarę rozwoju nowotworu i zauważył, że obszary wokół nowotworu rozjaśniają się najbardziej po 10 do 14 dniach, czyli typowym czasie, w którym odpowiedź immunologiczna może usunąć infekcję.
Radu mówi, że w przyszłości klinicyści mogą używać tej nowej sondy PET do obrazowania odpowiedzi immunologicznych, oprócz innych technik, takich jak tomografia komputerowa, które mogą obrazować guzy. W połączeniu, techniki te mogą umożliwić lekarzom obserwowanie kurczenia się guza podczas ataku układu odpornościowego organizmu, aby mogli określić skuteczność różnych terapii.
Ronalda Germaina , zastępca kierownika laboratorium immunologicznego w Narodowym Instytucie Alergii i Chorób Zakaźnych, mówi, że chociaż obrazy grupy są imponujące, nadal nie jest do końca jasne, czy obrazowane są komórki inne niż komórki odpornościowe – efekt, który może stworzyć nieprecyzyjny obraz .
Nie jest to do końca specyficzna sonda, więc nie będzie można powiedzieć, jaki typ komórki jest obecny w danym miejscu, co może być bardzo ważne w stawianiu diagnozy w przyszłości, mówi Germain. Istnieje jednak rzeczywista potrzeba opracowania sposobów oceny odpowiedzi immunologicznych bez konieczności wykonywania biopsji, a jest to jedno z kilku podejść, które można zastosować.
Naukowcy chcą teraz opracować bardziej specyficzną sondę, oprócz ogólnej sondy do obrazowania. Radu i jego koledzy systematycznie badają struktury chemiczne, aby znaleźć inne, które przypominają gemcytabinę. Zespół planuje przetestować te związki względem siebie, aby zobaczyć, które mogą mieć większą czułość i swoistość w wykrywaniu określonych rodzajów komórek odpornościowych.