Американские ученые раскрывают секрет взаимодействия иммунных клеток с бактериями

Исследователи из американской Национальной Лаборатории Сандия (Sandia National Laboratories) разработали микроскоп с высокой разрешающей способностью, который позволил ответить на вопрос, долго волновавший ученых: каким образом и почему защитная система клеток рушится при вторжении одних «незваных гостей», а другие успешно отторгает. Новый подход состоит в открытии ранее невидимых глазу деталей и процессов, происходящих в клеточной мембране, что может привести к новым способам диагностики, профилактики и лечения.

Клеточная оболочка покрыта множеством рецепторных молекул, которые помимо обеспечения целостности и структуры клетки, обеспечивают ее защиту, регулируя движение веществ из клетки и внутрь ее, контролируют проникновение посторонних объектов и координируют взаимодействие с другими клетками и т.д. Имунные клетки содержат на поверхности мембраны так называемые толл-подобные рецепторы (TLR), в задачу которых входит своевременное распознавание чужеродных объектов и подача сигнала тревоги. Рецепторы TLR4 отвечают за распознавание бактериального липополисахарида, строительного вещества клеточной стенки бактерий.

Используя визуальные технологии, исследователи Лаборатории во главе с Джесси Аароном (Jesse Aaron) сумели в прямом смысле увидеть, что происходит на поверхности иммунной клетки, когда она сталкивается с бактерией, подобной кишечной палочке E.coli. Ученые стали свидетелями того, как происходит перегруппировка рецепторов на поверхности Т-лимфоцита: при встрече с бактериальным липополисахаридом толл-подобные рецепторы стягиваются к месту контакта и образуют крупный кластер. Тем самым они усиливают тревожный сигнал, посылаемый внутрь иммунной клетки: от каждого внутрь идёт собственный сигнал. Интересно однако, что на липополисахарид клеточной стенки чумной палочки Yersinia pestis иммунные рецепторы не реагируют, оставаясь в диффузном состоянии на поверхности лимфоцита. Это позволяет понять, почему определенные патогены могут устоять под натиском иммунных клеток.

Разумеется, без разработанной технологии стохастической реконструкционной световой микроскопии (STORM), суть которой заключается в детекции двух цветов, которыми окрашивали иммунные рецепторы и бактериальный липополисахарид, таких результатов достичь не удалось бы. На разработку этого метода ушло несколько лет, и теперь благодаря ему появился шанс быть свидетелями взаимодействия биологических макромолекул, а не делать выводы на основании косвенных данных.