För att döda bakterier i blodet, vårt immunförsvar är beroende av nanomaskiner som kan öppna dödliga hål i sina mål. UCL-forskare har nu filmat dessa nanomaskiner i aktion, upptäcka en viktig flaskhals i processen som hjälper till att skydda våra egna celler.

Forskningen, publiceras i Naturkommunikation , ger oss en bättre förståelse för hur immunsystemet dödar bakterier och varför våra egna celler förblir intakta. Detta kan styra utvecklingen av nya terapier som utnyttjar immunsystemet mot bakterieinfektioner, och strategier som återanvänder immunsystemet för att agera mot andra oseriösa celler i kroppen.

I tidigare forskning, forskarna avbildade kännetecknen för attack i levande bakterier, som visar att immunsystemets respons resulterar i "skotthål" spridda över bakteriens cellhölje. Hålen är otroligt små med en diameter på bara 10 nanometer.

För denna studie, forskarna efterliknade hur dessa dödliga hål bildas av membranattackkomplexet (MAC) med hjälp av en modellbakterieyta. Genom att spåra varje steg i processen, de upptäckte att kort efter att varje hål började bildas, processen stannade, erbjuda en uppskov för kroppens egna celler.

"Det verkar som om dessa nanomaskiner väntar ett ögonblick, tillåta deras potentiella offer att ingripa om det är en av kroppens egna celler istället för en invaderande insekt, innan de utdelar mördarslaget, " förklarade Dr Edward Parsons (UCL London Centre for Nanotechnology).

Teamet säger att processen pausas eftersom 18 kopior av samma protein behövs för att slutföra ett hål. Initialt, det finns bara en kopia som sätts in i bakterieytan, varefter de andra kopiorna av proteinet kommer på plats mycket snabbare.

"Det är införandet av det första proteinet i membranattackkomplexet som orsakar flaskhalsen i avlivningsprocessen. Märkligt nog, det sammanfaller med punkten där hålbildning förhindras på våra egna friska celler, så att de lämnas oskadade, " sa professor Bart Hoogenboom (UCL Physics &Astronomy).

För att filma immunsystemet i aktion vid nanometerupplösning och med några sekunder per bildruta, forskarna använde atomkraftsmikroskopi. Denna typ av mikroskopi använder en ultrafin nål för att känna i stället för att se molekyler på en yta, liknar en blind person som läser punktskrift. Nålen skannar upprepade gånger ytan för att producera en bild som uppdateras tillräckligt snabbt för att spåra hur immunproteiner går ihop och skär in i bakterieytan.