Model ludzkiej hodowli komórkowej najważniejszych komórek odpornościowych płuc, makrofagów pęcherzykowych, pomógł w dokonaniu kluczowego odkrycia, które skłoniło badaczy do ponownego przemyślenia roli innego białka odpornościowego w chorobach zakaźnych. Wyniki badań opublikowano niedawno w czasopiśmie Natura.
Makrofagi pęcherzykowe znajdują się głęboko w płucach, gdzie usuwają bakterie, wirusy i inne szkodliwe patogeny. Pobieranie tych wyspecjalizowanych komórek od dawców w celu ich szczegółowego zbadania wymaga metod inwazyjnych, kosztownych i czasochłonnych. Naukowcy z Texas Biomedical Research Institute (Texas Biomed) opracowali innowacyjny sposób łatwiejszego generowania w laboratorium ludzkich komórek „makrofagów pęcherzykowych (AML)”, które niemal identycznie naśladują te unikalne makrofagi. W zeszłym roku opublikowali artykuł na temat AML.
Model ten już wnosi wkład w światowe badania biomedyczne.
W niedawnym Natura W badaniu wykorzystano komórki AML wraz z innymi modelami komórkowymi i szeroko zakrojonymi badaniami genetycznymi na ludziach, aby uzyskać nowe informacje na temat białka sygnalizującego układ odpornościowy zwanego czynnikiem martwicy nowotworu (TNF) i jego roli w gruźlicy (TB). Międzynarodowe badanie oparte na ścisłej współpracy zostało przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Rockefellera w Nowym Jorku; Laboratorium Genetyki Człowieka Chorób Zakaźnych w Paryżu, Francja; oraz Uniwersytet Antioquia UdeA w Medellín w Kolumbii.
„To ekscytujące widzieć, jak naukowcy na całym świecie zaczynają wykorzystywać model AML w swojej pracy i zobaczyć, jak może on pomóc w ujawnieniu podstawowych mechanizmów układu odpornościowego, które mogą zmienić sposób leczenia chorób zakaźnych” – powiedział Larry Schlesinger, lekarz medycyny, Texas Biomed Profesor i prezes/dyrektor generalny, który wspólnie opracował model AML z pracownikiem naukowym dr Susantą Pahari.
Kluczowe eksperymenty
Od dawna uważano, że TNF jest niezbędny do ochrony ludzi i wielu innych gatunków przed infekcją. W bieżącym badaniu naukowcy odkryli, że TNF rzeczywiście ma kluczowe znaczenie w ochronie przed gruźlicą, ale nie przed innymi chorobami zakaźnymi. Dowodzą tego szeroko zakrojone analizy genetyczne dwóch kuzynów z Kolumbii, którzy nie mają funkcjonalnego TNF i dożyli 20. i 30. roku życia z nawracającą gruźlicą, ale poza tym są całkiem zdrowi i nie cierpią na żadne inne poważne choroby.
Eksperymenty z wykorzystaniem modelu AML i innych modeli komórkowych pomogły dokładnie potwierdzić, dlaczego tak się dzieje. W szczególności TNF jest odpowiedzialny za wyzwalanie uwalniania cząsteczek zwanych reaktywnymi formami tlenu (ROS) w makrofagach pęcherzykowych, aby pomóc zabić Mycobacterium tuberculosisbakteria wywołująca gruźlicę. Kiedy TNF jest nieobecny lub jest zablokowany, RFT nie są uwalniane i bakterie mogą rozprzestrzeniać się w płucach.
A Natura W artykule „News and Views” towarzyszącym gazecie zauważono, że projekt „stanowi szerokie połączenie badań klinicznych i funkcjonalnych, które rodzi nowe pytania”.
Na przykład być może role przypisane TNF pełnią inne cząsteczki i mogą służyć jako nowe cele w leczeniu chorób zapalnych, stwierdzono w komunikacie prasowym Rockefellera.
„Jako naukowcy chcemy dokonywać odkryć, ale równie satysfakcjonujące jest opracowanie narzędzia, które umożliwia innym dokonywanie własnych przełomów i wywarcie jeszcze szerszego wpływu na zdrowie ludzkie” – stwierdziła dr Pahari.
Różnica w przeciwdziałaniu praniu pieniędzy
Historycznie rzecz biorąc, badacze musieli zbierać makrofagi pęcherzykowe od dawców poprzez inwazyjne i czasochłonne płukania płuc. Opracowano inne modele makrofagów, ale brakuje im pewnych cech charakterystycznych dla makrofagów pęcherzykowych. Model AML rozwiązuje oba problemy, zaczynając od prostego pobrania krwi od dawców. Monocyty krwi, rodzaj komórek odpornościowych, łączy się w naczyniu do hodowli komórkowej ze składnikami imitującymi środowisko płuc. W ciągu tygodnia monocyty przekształcają się w komórki bardzo podobne do makrofagów pęcherzykowych, które można następnie wykorzystać w badaniach takich jak to. Te komórki AML są obecnie oceniane w bardziej złożonych modelach typu płuco na chipie, a wyspecjalizowane składniki testowane są z komórkami macierzystymi w celu wygenerowania jeszcze większej liczby AML.
