2. srpna 2016
Tato první podrobná mapa produkce protilátek v těle by mohla naznačit nové možnosti léčby poruch imunity.
Autor: Elizabeth Svoboda
Když viry a bakterie napadnou tělo, imunitní systém se brání. Obránci zvaní B-buňky se hrnou do postižených oblastí a vypouštějí molekuly protilátek, které se snaží útočníky zničit. Tato armáda protilátek má řadu specializovaných tříd:
Nyní stanfordští vědci poprvé zmapovali, jak lidské tělo vytváří protilátky všech tříd, a odhalili, že rozmanitý soubor buněk produkujících protilátky pochází ze stejného druhu předků.
Stanfordští vědci pod vedením profesora Stephena Quakea dokončili první podrobnou mapu toho, jak lidské tělo vytváří obranné protilátky. (Obrázek: Tricia Seibold)
„Jak vytváříme všechny hráče, kteří nás chrání?“ ptá se Felix Horns, postgraduální student biofyziky a první autor článku publikovaného v časopise eLife. „To, co jsme udělali, je, že jsme to změřili.“
Osmičlenný výzkumný tým vedl Hornsův poradce, profesor bioinženýrství na Stanfordu Stephen Quake, který věří, že vytvoření komplexního přehledu přirozeného obranného systému těla umožní vědcům vyvinout nové způsoby léčby různých imunitních poruch.
„Tato mapa nám pomůže pochopit, co se při imunitních onemocněních pokazí,“ řekl Quake, který je také profesorem aplikované fyziky a výzkumníkem Howard Hughes Medical Institute. „Díky tomu budeme možná schopni rozlousknout problémy, jako jsou alergie.“
Stavba rodokmenu B-buněk
Pro sestavení mapy vědci získali B-buňky ze vzorků krve 22 mladých zdravých dospělých lidí. Pomocí vysoce výkonného genetického sekvenátoru, který přečte jednotlivé nukleotidy tvořící genetický kód buňky, vytvořili velkou knihovnu genů produkujících protilátky ze všech B-buněk ve vzorku.
Sledovali rodokmen B-buněk počítáním počtu získaných mutací v genech buněk a zjistili, že buňky v pozdějších generacích měly více genetických mutací. Vědci také hledali důkazy, že B-buňky změnily typy protilátek, které produkují. Tento proces přepínání umožňuje imunitnímu systému přizpůsobit svou reakci na přicházející hrozby.
„Každá B-buňka začíná jako jediná buňka, která vytváří určitý typ protilátky,“ řekl Horns. „Pokud vás chrání, rozšiřuje se a vytváří potomky.“
Pomocí různých analytických technik byli vědci schopni identifikovat různé třídy protilátek a přibližně určit jejich prevalenci.
Přibližně tři čtvrtiny buněk, které tým analyzoval, byly naprogramovány k tvorbě třídy protilátek IgM. IgM je „výchozí třída, ve které se rodí všechny protilátky,“ řekl Horns. „Když jsou aktivovány imunitní výzvou, dochází u nich k přepnutí třídy.“
Velká část buněk IgM se přepne na produkci třídy protilátek IgG, které jsou pro tělo nejdůležitějšími bojovníky proti virům. Tyto buňky mohou dát vzniknout čtyřem různým podtřídám IgG, které mají specifické antivirové vlastnosti.
Menší část buněk produkujících IgM přechází na tvorbu protilátek IgA, které odrážejí útočící bakterie a také pomáhají „dobrým“ bakteriím v trávicím traktu udržovat zdravou rovnováhu.
Nejmenší počet buněk produkujících IgM přechází na produkci třídy protilátek IgE, která v těle vyvolává zánět a při přílišné aktivitě může vyvolat alergickou reakci.
Přepínání buněk v boji proti nemocem
Hornsovy poznatky o procesu přepínání tříd by mohly vést k řadě nových přístupů k léčbě poruch imunity. U vzácných stavů, jako je syndrom hyper IgM, chybí buňkám pacientů schopnost přepínat třídy protilátek, což je činí zranitelnými vůči nejrůznějším infekcím. Běžnější imunitní stavy mohou být také důsledkem poruch přepínání tříd. Například lidé s alergiemi produkují protilátky IgE specifické pro alergeny, což vede k nadměrné imunitní reakci.
Několik lékařů vyzkoušelo metody, jako je „helmintická terapie“, která zahrnuje infikování pacientů parazitickými červy, kteří upraví produkci protilátek v těle. Horns si představuje přesnější řešení: navrhnout léky napodobující signální molekuly, které řídí proces přepínání tříd protilátek.
„O červech můžete uvažovat jako o velmi tupém nástroji,“ řekl, „zatímco použití navrženého léku si můžete představit jako skalpel.“
Jako další krok plánuje Horns sekvenovat geny lidí, kteří trpí poruchami imunity. Zjištění, jak se jejich produkce protilátek liší od jeho základní mapy, by bylo klíčovým krokem k vytvoření lékové terapie, která by obnovila optimální rovnováhu protilátek.
„Předpokládejme, že bychom našli někoho, kdo nedokáže vytvářet určitý typ protilátek nebo je vytváří v nízké míře,“ řekl Horns. „Můžeme přesvědčit buňky B, aby se přepnuly na určité třídy a odstranily tak nedostatek.“
Dalšími účastníky tohoto výzkumu jsou Cornelia Dekkerová, Sally Mackeyová a Gary Swan ze Stanfordské lékařské fakulty, kteří rekrutovali účastníky studie a zajistili sběr vzorků, stanfordští bioinženýři Christopher Vollmers a Derek Croote a stanfordský imunolog Mark Davis.
Plný název článku zní „Lineage Tracing of Human B Cells Reveals the In Vivo Landscape of Human Antibody Class Switching“ (Sledování vývoje lidských B buněk odhaluje in vivo krajinu přepínání tříd lidských protilátek).