Исследователи из Женевского университета (UNIGE) и Университетской больницы Лозанны (CHUV) совершили прорыв в визуализации работы иммунной системы, впервые получив трехмерное изображение того, как цитотоксические Т-лимфоциты уничтожают раковые клетки. Эти результаты, обнародованные в престижном журнале Cell Reports, открывают новые горизонты для понимания механизмов иммуноонкологии.
Цитотоксические Т-лимфоциты, действующие как высокоспециализированные «киллеры» иммунной системы, обладают способностью выявлять и уничтожать инфицированные или злокачественные клетки с поразительной точностью. Ключевым элементом их эффективности является жестко контролируемая точка контакта, называемая «иммунным синапсом», где они избирательно высвобождают молекулы, разрушающие цель, оставляя окружающие здоровые ткани невредимыми. До недавнего времени ученые сталкивались с серьезными трудностями при попытке детально рассмотреть тонкую структуру этого процесса на нанометровом уровне внутри неповрежденных человеческих клеток. Основная сложность была связана с подготовкой образцов: традиционные методы зачастую повреждали хрупкие клеточные компоненты, а существующие технологии визуализации не позволяли одновременно достичь высокого разрешения, большого поля зрения и сохранения естественной архитектоники клетки.
Криорасширительная микроскопия раскрывает скрытые детали
Чтобы преодолеть эти препятствия, команды UNIGE и CHUV-UNIL, действуя при поддержке программы ISREC Foundation TANDEM, применили передовой метод, известный как криорасширительная микроскопия (крио-ЭкМ). Этот инновационный подход предполагает мгновенное замораживание клеток на экстремально высокой скорости, переводя их в так называемое стекловидное состояние, при котором вода затвердевает без образования кристаллов льда, способных исказить структуру. Благодаря этому ученым удалось визуализировать цитотоксические гранулы — цветные точки в центре изображения, используемые для уничтожения раковых клеток, — в трех измерениях в условиях, максимально приближенных к естественным. Когда организм сталкивается с инфекцией или онкологическим заболеванием, цитотоксические Т-лимфоциты прочно связываются со своей мишенью, формируя иммунный синапс. Через этот специализированный интерфейс они высвобождают смертоносные вещества, вызывающие разрушение пораженной клетки, что позволяет иммунной системе эффективно нейтрализовать угрозу, сводя к минимуму сопутствующий ущерб здоровым тканям. Новые данные, полученные с помощью крио-ЭкМ, проливают свет на то, как этапы организации цитотоксических Т-клеток поддерживают их функцию, и могут существенно ускорить исследования в области иммуноонкологии.
девает, не образуя кристаллов, и, таким образом, надежно сохраняет биологическую структуру. Затем конструкции исправляют с помощью абсорбирующего физически гидрогеля, что позволяет с большим наблюдением наблюдать за их внутренней организацией, сохраняя при этом их архитектуру, близкую к нативной». мысль Вирджини Хэмель, старший преподаватель кафедры молекулярной и клеточной биологии факультета естественных наук UNIGE.
Используя этот подход, исследователи обнаружили новые структурные особенности в тот момент, когда иммунная клетка достигает своей цели. «Наша работа показывает, что в месте контакта между иммунной клеткой и ее мишенью мембрана образует своего рода купол, структура которого, по-видимому, связана с адгезионными связями и внутренней организацией клетки», — сказал он. отметил Флоран Леметр, постдокторант кафедры молекулярной и клеточной биологии факультета естественных наук UNIGE и первый автор исследования. Команда также с беспрецедентной тщательностью исследовала цитотоксические гранулы, которые обеспечивают уничтожение клеток-мишеней. Они обнаружили, что эти гранулы могут проявляться неожиданно, иногда содержат один или несколько «ядеров». где состоят активные молекулы.
От лабораторных клеток до новых опухолей
Исследователи расширили свой метод изоляции изолированных клеток и применили его непосредственно к образцам опухолей человека. «Мы распространили этот подход на опухолевые ткани человека, который позволяет непосредственно наблюдать Т-лимфоциты, проникающие в опухоль, и их цитотоксический механизм на нанометровом уровне. Это позволяет нам изучать иммунные явления непосредственно в их клинических условиях и лучше понимать механизмы, определяющие их эффективность», — сказал он. слова Бенита Вольф, главный резидент и младший научный сотрудник отделения клинической онкологии CHUV, которая была соруководителем исследования.
Предоставление трехмерного и почти естественного представления о том, как работают эти иммунные клетки, работа предлагает ценную основу для изучения иммунных заболеваний в соответствующих условиях. Эти идеи могут помочь усовершенствовать методы лечения, особенно в иммуноонкологии, улучшить наше понимание того, что движутся успешные иммунные атаки на рак и что их ограничивает.