آموزش سلول‌های ایمنی بدن برای مبارزه با عفونت‌ها

ایران اکونومیست-دانشمندان دانشگاه کالیفرنیای آمریکا در مطالعه‌ای کشف کردند که می‌توان سلول‌های ایمنی بدن را برای مبارزه با عفونت‌های شدید آموزش داد.

کد خبر: ۳۸۵۲۱۴

تاریخ: ۰۵ تير ۱۴۰۰ - ۱۱:۴۸

دانشمندان دانشگاه کالیرفنیای آمریکا کشف کرده‌اند که می‌توان سلول‌های ایمنی بدن را که به طور طبیعی با میکروب‌های ویروسی و باکتریایی و دیگر مهاجمان مبارزه می‌کنند، آموزش داد تا با شدت بیشتری به چنین تهدید‌هایی پاسخ دهند.

در مطالعه‌ای که در ۱۸ ژوئن در مجله ساینس منتشر شد، محققان مکانیسم کلیدی مولکولی را در داخل ماکروفاژها، سلول‌های ضد عفونت در سیستم ایمنی ذاتی، شناسایی کردند که تعیین می‌کند سلول‌ها به خوبی قابل آموزش هستند. یافته‌های آن‌ها می‌تواند راهگشای راهبرد‌های هدفمند آینده برای تقویت عملکرد سیستم ایمنی بدن باشد.

چِنگ، نویسنده ارشد این مطالعه و استادیار بالینی بیماری‌های عفونی دانشکده پزشکی دیوید گفن UCLA گفت: مانند یک سرباز یا یک ورزشکار، سلول‌های ایمنی ذاتی را می‌توان با تجربیات گذشته آموزش داد تا در مبارزه با عفونت‌ها بهتر عمل کنند؛ این یافته شگفت آور انگیزه ما را برای درک بهتر قوانین حاکم بر این روند افزایش داده است.

ایجاد آموزش ایمنی به نحوه پیچیده شدن DNA سلول بستگی دارد؛ به عنوان مثال در سلول‌های انسانی، بیش از ۶ فوت DNA باید در هسته سلول قرار گیرد که آنقدر کوچک است که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیست. برای دستیابی به این موفقیت، DNA محکم درون کروموزوم‌ها پیچیده می‌شود.

الکساندر هافمن، استاد میکروبیولوژی دانشگاه کالیفرنیای آمریکا گفت: تنها مناطق منتخب DNA در معرض و در دسترس هستند و فقط ژن‌های موجود در مناطق در دسترس قادر به پاسخگویی و مبارزه با عفونت هستند؛ اما با وارد کردن محرک به ماکروفاژ، ماده‌ای مشتق شده از میکروب یا پاتوژن، مانند مورد واکسن می‌توان مناطق DNA فشرده شده قبلی را باز کرد.

هافمن گفت این بازسازی ژن‌های جدیدی را نشان می‌دهد که سلول را قادر می‌سازد تا با واکنش تهاجمی‌تری پاسخ دهد، در واقع به نوعی به آن آموزش می‌دهد تا با عفونت بعدی مقابله کند.

تحقیقات جدید نشان می‌دهد پویایی دقیق یک مولکول سیگنالینگ سیستم ایمنی کلیدی در ماکروفاژها، به نام NFκB تعیین می‌کند که آیا این باز شدن و در معرض قرار گرفتن ژن‌ها رخ می‌دهد یا خیر؛ علاوه بر این محققان گزارش می‌دهند، فعالیت پویای NFκB توسط نوع دقیق محرک خارج سلولی معرفی شده به ماکروفاژ تعیین می‌شود.

چنگ گفت: نکته مهم این است که مطالعه ما نشان می‌دهد سلول‌های ایمنی ذاتی را می‌توان آموزش داد که فقط توسط برخی محرک‌ها تحریک شوند؛ این ویژگی برای سلامتی انسان حیاتی است، زیرا آموزش مناسب برای مبارزه موثر با عفونت مهم است، اما آموزش نادرست ممکن است منجر به التهاب و خود ایمنی بیش از حد شود که می‌تواند منجر به یک آسیب جدی شود.

NFκB به سلول‌های ایمنی کمک می‌کند تا تهدیدات ورودی را شناسایی کنند. هنگامی که گیرنده های موجود در سلول‌های ایمنی، محرک‌های خارجی تهدیدآمیزی را تشخیص می‌دهند، آن‌ها مولکول NFκB را در داخل سلول فعال می‌کنند. پویایی NFκB (چگونگی رفتار آن در طول زمان) از طریق زبانی شبیه کد مورس، هویت تهدید خارجی را به DNA منتقل کرده و به او دستور می‌دهد که کدام ژن‌ها را برای مبارزه آماده کند.

این کد که NFκB برای باز کردن DNA به آن استفاده می‌کند، به ۸ ساعت یا بیشتر زمان پس از مواجهه با محرک بستگی دارد که NFκB دارای نوسان بوده یا ثابت باشد. NFκB نوسانی در هسته ماکروفاژ تجمع یافته، سپس به داخل سیتوپلاسم حرکت می‌کند، در مرحله بعدی در چرخه‌هایی به هسته باز می‌گردد، دقیقا مانند یک آونگ تاب دار. NFκB بدون نوسان یا ثابت، به درون هسته حرکت کرده و چندین ساعت در آنجا می‌ماند.

محققان با استفاده از میکروسکوپ پیشرفته، فعالیت NFκB را در ماکروفاژ‌های مشتق شده از مغز استخوان موش‌های سالم پیگیری و نحوه تغییر پویایی مولکول در پاسخ به چندین محرک مختلف را ردیابی کردند. آن‌ها کشف کردند که NFκB در آموزش ماکروفاژ‌ها یعنی بازکردن DNA و در معرض قرار گرفتن ژن‌های جدید ضد عفونت، تنها زمانی موفق بود که محرک باعث فعالیت غیر نوسانی NFκB شود.

چنگ گفت: برای مدت طولانی، ما به طور شهودی دریافتیم که آیا NFκB نوسان دارد یا نه، این مسئله بسیار مهمی است، اما به سادگی نتوانسته‌ایم دریابیم که چگونه این اتفاق رخ می‌دهد. این نتایج یک موفقیت واقعی برای درک زبان سلول‌های ایمنی است و دانستن زبان به ما کمک می‎کند تا سیستم را برای بهبود عملکرد سیستم ایمنی «هک» کنیم.

هافمن گفت محققان همچنین توانستند این فرآیند آموزش را با یک مدل ریاضی شبیه سازی کنند و درک پیش بینی شده آن‌ها ممکن است برای مهندسی دقیق در آینده مصونیت ایجاد کند. مدل سازی ریاضی سیستم‌های نظارتی ایمنی، هدف اصلی آزمایشگاه او به منظور استفاده از شبیه سازی‌های پیش بینی کننده برای پزشکی دقیق است.

هافمن و چنگ انتظار دارند که این تحقیق طیف وسیعی از مطالعات را از جمله تحقیقات در مورد بیماری‌های انسانی ناشی از سلول‌های ایمنی بدن که به طور نامناسب آموزش دیده‌اند، استراتژی‌هایی برای بهینه سازی آموزش ایمنی برای مبارزه با عفونت و روش‌های تکمیل رویکرد‌های موجود در واکسن، القا کند.

باشگاه خبرنگاران جوان