سیستم ایمنی یک شبکه پیچیده از سلول ها و پروتئین ها با یک کار ساده است. از بدن در برابر عفونت دفاع کنید. برای انجام این کار، سلول ها باید ویروس ها یا باکتری های عفونی را شناسایی کرده و از بین ببرند. علاوه بر این، سیستم همچنین باید هر پاتوژنی را که شکست داده است، ثبت کند، بنابراین در صورت آلوده شدن مجدد، می‌تواند به سرعت حرکت کند.
مطالعه در مجله علم ایمونولوژی اکنون نشان می‌دهد که چگونه دو زیر مجموعه از یک نوع سلول ایمنی – سلول T CD8 – توسعه می‌یابند تا حفاظت ایمنی کوتاه‌مدت یا بلندمدت را فراهم کنند. این مطالعه بر روی یکی از عواملی که انشعاب رشدی را هدایت می کند – اینترلوکین-2 یا IL-2 متمرکز است.
درک جزئیات چگونگی تبدیل سلول‌های ایمنی ساده به مبارزان موثر عفونت یا سلول‌های حافظه با عمر طولانی بسیار مهم است، زیرا می‌تواند به ما کمک کند تا بفهمیم کدام اجزای یک پاسخ پیچیده برای محافظت در برابر عفونت‌ها یا سرطان‌ها ضروری هستند. همچنین می تواند به درک اختلال عملکرد سیستم ایمنی کمک کند، یا می تواند ایمنی درمانی سرطان را بهبود بخشد. اختلالات شامل بیماری های خود ایمنی، جایی که سیستم ایمنی به سلول های بدن حمله می کند، و فرسودگی، که در آن سیستم ایمنی توانایی خود را برای مبارزه با عفونت مداوم یا توانایی تخریب سرطان را از دست می دهد، می شود.
نویسنده ارشد مطالعه، آلن زاجاک، دکترا، و نویسندگان اول شانون ام. کاهان، دکترا، و راکش کی باکشی، دکترای تخصصی، همه از دانشگاه آلاباما در بخش میکروبیولوژی بیرمنگام، استفاده کردند. مدل موش برای دنبال کردن صفات و سرنوشت دو زیرمجموعه از سلول های CD8 T، از اوج فاز موثر آنها، هشت روز پس از یک عفونت حاد ویروسی.
سلول‌های CD8 T نوعی از گلبول‌های سفید خون هستند که توانایی تبدیل شدن به سلول‌های T موثر را دارند که به عنوان سلول‌های T سیتوتوکسیک یا سلول‌های T کشنده نیز شناخته می‌شوند. این سلول ها می توانند سلول های سرطانی یا سلول های آلوده به ویروس ها یا باکتری ها را از بین ببرند. IL-2 یک سیتوکین است، یکی از خانواده بزرگ پروتئین‌های سیگنال‌دهنده کوچک که توسط سلول‌ها برای ارسال پیام به سلول‌های دیگر آزاد می‌شوند یا به عنوان یک سیگنال اتوکرین به همان سلولی که سیتوکین را می‌سازد، عمل می‌کنند. سلول ها سیگنال را در سطح سلول دریافت می کنند، جایی که سیتوکین به یک گیرنده متصل می شود. گیرنده سیگنال را به داخل سلول منتقل می کند و منجر به تغییر در بیان ژن و فنوتیپ سلول می شود.
Zajac و همکاران UAB توانستند سلول‌های CD8 T را از موش در اوج فاز موثر جدا و خالص کنند. آنها با استفاده از مرتب‌سازی سلولی فعال شده با فلورسانس پس از تحریک سلولی با آنتی ژن ویروسی، دو زیر مجموعه از این گروه را شناسایی کردند – تعداد کمی از سلول‌های CD8 T که IL-2 تولید می‌کنند و اکثریتی که IL-2 تولید نمی‌کنند.
این دو زیرمجموعه در کوتاه‌مدت، از نظر انتقال‌های رشدی که منجر به تصمیم‌گیری‌های سرنوشت‌سازی می‌شود، به طرز چشمگیری متفاوت هستند. با این حال، ماه‌ها بعد آنها بیشتر شبیه هم می‌شوند.
سلول هایی که IL-2 تولید می کنند مانند سلول های حافظه ایمنی رشد می کنند. آنها به ویژگی های حافظه ساقه مانند دست یافتند، در برابر خستگی مقاومت کردند و ترجیحاً ایمنی محافظتی را در برابر یک چالش ویروسی ثانویه ایجاد کردند. برخلاف شهود، آنها به IL-2 خود که از طریق مجموعه ای به نام STAT5 یا مبدل سیگنال و فعال کننده رونویسی در داخل سلول عمل می کند، پاسخ ندادند. حتی اگر سلول های CD8 T تولید کننده IL-2 دارای مقادیر طبیعی پروتئین گیرنده IL-2 در سطح سلول بودند، سطح STAT5 فسفریله شده در داخل سلول – که شکل فعال STAT5 است – به شدت کاهش یافت. محققان فرض کردند مکانیسم‌های متعددی در داخل سلول عمل می‌کنند که احتمالاً برای کاهش توانایی دریافت سیگنال‌های STAT5 وابسته به IL-2 عمل می‌کنند، اما پاسخ هنوز مشخص نیست.
برخلاف سلول‌های تولیدکننده IL-2، سلول‌های مؤثر غیر تولیدکننده IL-2 به سیگنال‌های IL-2 پاسخ دادند و سپس صفات مؤثری را به قیمت شکل‌گیری حافظه به دست آوردند.
محققان UAB توالی RNA زیرمجموعه های سلولی را در مرحله موثر، نه روز پس از عفونت، و خیلی بعد، در طول مرحله حافظه، حدود 10 ماه پس از عفونت انجام دادند. پروفایل های رونویسی جمعیت های موثر IL-2-تولید کننده و IL-2-غیر تولید کننده منحصر به فرد و قابل تشخیص از همتایان حافظه خود بود. با این حال، در نقطه زمانی حافظه، دو جمعیت در بیان ژن بیشتر به یکدیگر مرتبط بودند. بنابراین، علی‌رغم داشتن ویژگی‌های متمایز در طول فاز مؤثر، سلول‌های CD8 T تولیدکننده و غیرتولیدکننده IL-2 به نظر می‌رسد که با بالغ شدن حافظه برای تشکیل جمعیت‌هایی با توانایی‌های یادآوری برابر برای پاسخ به عفونت ویروسی دوم یا چالش ویروسی مزمن، همگرا می‌شوند.
Zajac گفت: “این انشعاب بین توانایی سلول های CD8 T تولید کننده و غیرتولید کننده IL-2 برای پاسخ به صلاحیت عملکردی زوج های IL-2 با تصمیمات سرنوشت ساز، و این IL-2 را به عنوان یک عامل تمایز حیاتی در نظر می گیرد.” Zajac خاطرنشان می کند که یافته های برجسته این مطالعه هنوز برای انسان تایید نشده است، و آنها به تجزیه و تحلیل پاسخ سلول های CD8 T به یک پاتوژن منفرد محدود می شوند.
نویسندگان مشترک با Zajac، Kahan و Bakshi در این مطالعه، “تولید ذاتی IL-2 توسط سلول های CD8 T موثر بر سیگنال دهی IL-2 تاثیر می گذارد و تصمیمات سرنوشت، بنیادی و محافظت را ارتقا می دهد”، جنیفر تی اینگرام، آر. کرتیس هندریکسون هستند. و الیوت J. Lefkowitz، UAB گروه میکروبیولوژی. دیوید کی کراسمن، بخش ژنتیک UAB; Laurie E. Harrington، گروه سلولی، زیست شناسی رشدی و یکپارچه UAB. و کیسی تی ویور، بخش آسیب شناسی UAB. این بخش‌های UAB همگی بخشی از دانشکده پزشکی Marnix E. Heersink هستند.
کمک های مالی مؤسسه ملی بهداشت AI049360، AI156290 و TR003096 انجام شد. و جایزه انجمن سرطان آمریکا PF-16-150-01-LIB. Zajac استاد گروه میکروبیولوژی است.