• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Biologi
    Forskare upptäcker hur celler minns infektioner årtionden senare

    3D -rendering av en T -cell. Upphovsman:CC BY 3.0, Blausen.com personal. "Blausen galleri 2014". Wikiversity Journal of Medicine. DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 20018762.

    En förvirrande fråga inom immunologi har varit, hur kommer immunceller ihåg en infektion eller en vaccination så att de kan komma till handling decennier senare? Forskning som leds av forskare vid University of California, Berkeley, i samarbete med utredare vid Emory University, har hittat ett svar:En liten pool av samma immunceller som svarade på den ursprungliga invasionen lever kvar i åratal, utveckla unika egenskaper som håller dem förberedda och väntar på att samma mikrobe ska invadera kroppen igen.

    Innan denna studie, forskare var inte säkra på hur celler kan komma ihåg en infektion från upp till 30 år tidigare. För att reta isär detta mysterium, forskargruppen spårade en specifik typ av immuncell genom människokroppen under veckorna, månader och år efter en vaccination som ger långsiktigt skydd.

    Forskarna spårade T-celler inuti människors kroppar efter att de fick det långvariga vaccinet mot gula febern, med hjälp av en teknik som utvecklats i Berkeley för att övervaka födelse och död av celler hos människor under lång tid. Forskarna fann att CD8+ T -celler, ansvarig för långvarig immunitet mot gul feber, föröka sig snabbt vid exponering för vaccinet men utvecklas sedan, börjar cirka fyra veckor efter vaccinationen, in i en "minnespool" av celler som lever mer än 10 gånger längre än den genomsnittliga T -cellen.

    "Detta arbete tog upp grundläggande frågor om ursprunget och livslängden för mänskligt minne CD8+ T -celler som genereras efter en akut infektion, "sa Marc Hellerstein, senior medförfattare och professor i näringsvetenskap och toxikologi vid UC Berkeley. "Att förstå grunden för ett effektivt långsiktigt immunminne kan hjälpa forskare att utveckla bättre vacciner, förstå skillnader mellan sjukdomar och diagnostisera kvaliteten på en enskild persons immunsvar. "

    Studien publiceras den 13 december i tidskriften Natur . Arbetet stöddes av bidrag från National Institutes of Health.

    När någon får ett vaccin eller utsätts för ett nytt smittämne, celler som känner igen inkräktaren men som aldrig tidigare har kallats till handling - kallade naiva celler - svarar genom att dela sig som galna och utveckla infektionsbekämpande funktioner. Detta skapar en stor pool av så kallade minnesceller, uppkallad efter deras förmåga att komma ihåg det specifika smittämnet och reagera effektivt på upprepade hot senare. Över tid, den stora poolen krymper till ett litet antal långtidsminneceller, som är grundade för att ge sent skydd. Men forskare har diskuterat hur dessa minnesceller underhålls och är redo att slå så länge efter den första exponeringen.

    Denna studie fann att ett sätt att bibehålla poolen i flera år efter vaccination är genom utveckling av flera unika egenskaper. På ytan och genom deras gener, de ser ut som celler som aldrig har utsatts för en infektion, men på deras DNA fann forskarna ett fingeravtryck, kallas ett metyleringsmönster, som identifierar dem som genomgått strid som en infektionsbekämpande cell, som kallas effektorceller.

    "Dessa celler är som veteransoldater, slog läger i blodet och vävnaderna där de slåss i sina strider, väntar på att gul feber ska dyka upp, "sa Hellerstein." De vilar tyst och bär kläderna på obestämda nya rekryter, men de är djupt erfarna, redo att komma till handling och beredd att expandera vilt och attackera aggressivt om inkräktare återvänder. "

    För studien, Hellerstein tillämpade en teknik som han utvecklade för sin HIV/AIDS -forskning på 1990 -talet och har använts i stor utsträckning sedan för att spåra födelse och död av celler i människokroppen. Forskargruppen lät försökspersoner dricka små mängder vatten som hade deuterium istället för väte. Deuterium är giftfritt, men det är något tyngre än väte, så att forskare kan spåra det med masspektrometri när det införlivas i nyreplikerat DNA i kroppens celler, som endast inträffar under celldelning. Med denna metod, forskare kan lära sig om en cellpool är ny eller gammal, eftersom nyfödda celler kommer att ha deuterium i sitt DNA. Forskare eller läkare som övervakar cellerna över tid kommer att se att deuteriumhalterna i kortlivade celler kommer att spädas efter att patienterna återvänder till att dricka vanligt vatten, medan deuteriumnivåerna i långlivade celler kommer att förbli höga. I den nya studien, människor drack deuteriumvattnet vid olika tidpunkter efter att ha fått vaccinet mot gula febern mot levande gula febern och forskare isolerade T -celler från patienterna, analyserade sedan deras deuteriuminnehåll.

    Gult febervirus är inget hot i USA, vilket innebär att alla ämnen inte tidigare hade utsatts och inte skulle bli utsatta efter taggningsperioden, gör vaccinet idealiskt för att studera vad som händer med nybildade celler under en lång tid, när det inte längre finns något smittämne att bekämpa.

    After a first acute exposure to an infectious agent or vaccine, the body has an initial phase with lots of short-lived infection fighting soldiers, called effector-memory cells. Then after the threat is cleared, effector cells go away and small numbers of long-term memory cells are present. One of the central questions in immunology was whether the long-term memory cells went through an effector stage or went on a separate pathway of their own. The research team found that that a subset of the effector-memory pool that had divided extensively during the first two weeks after vaccination stayed alive as long-term memory cells, dividing less frequently than once every year.

    The extremely long life-span of the surviving memory cells allows them to specialize over time into a unique, previously unrecognized type of T cell. The long-term memory cells have some molecular markers that make them look like naive cells that have never activated, including a gene expression profile that looks like that in naive cells, yet have other molecular markers on their DNA of having gone through battle as effector cells.

    "These results make it clear that true long-term memory cells were once effector cells that have become quiescent, " Hellerstein said. "This apparently keeps them poised to respond rapidly as new effector cells upon re-exposure to the pathogen."

    The research team calculated that the half-life of these long-term memory cells is 450 days, compared to a half-life of about 30 days for the average memory T cell in the body, during which they are in general repeatedly exposed to common antigens in the environment. So when the memory pool goes quiet, these unique cells retain a fingerprint stemming back to the original exposure, and remain primed to respond rapidly if there is re-exposure to the pathogen.

    "The combination of molecular evidence of a unique life history with direct measurement of their long life span is what gives this study such power, " Hellerstein said. "The technology to measure the dynamics of the birth and death of cells and advances allowing it to be applied to very small numbers of cells let this study happen."


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com