Mirties laukimas gemalo centruose - kai b ląstelės žino, kad jų laikas pasibaigė | ląstelių tyrimai

Mirties laukimas gemalo centruose - kai b ląstelės žino, kad jų laikas pasibaigė | ląstelių tyrimai

Anonim

Dalykai

  • Apoptozė
  • B ląstelės
  • Limfoidiniai audiniai

B ląstelėms atliekama griežta atranka gemalo centruose (GC), kad būtų galima ekspresuoti aukšto afiniškumo antikūnus, tačiau mažo afiniteto B ląstelių klonų neigiamos atrankos mechanizmai išlieka sunkūs. Naujas Michelio Nussenzweigo grupės tyrimas, paskelbtas žurnale „ Science“, panaudoja naują reporterių sistemą, žyminčią ikiapoptozines GC B ląsteles, kad būtų galima iškirpti GC mikroanatominius regionus ir jų vaidmenį giminingumo brendime.

Mūsų imuninė sistema susiduria su iššūkiu patikimai atpažinti nenuspėjamą svetimų patogenų įvairovę ir reaguoti į ją. Imuninės sistemos antigeno atpažinimo įranga apdoroja visą bakterijų ir virusų antigenų visumą peptidų pavidalu, kurių vidutinis ilgis yra dešimt amino rūgščių, iš esmės 20 10 (10, 2 trilijonų) peptidų, kuriuos imuninė sistema turi sugebėti atpažinti. . Tačiau iš 37, 2 trilijonų žmogaus kūno 1 ląstelių tik 0, 5 trilijonai yra B ir T ląstelės, kurios geba ekspresuoti unikalų 2 antigeno receptorių. Šis trūkumas ir tai, kad tam tikru metu yra tik labai mažas patogenų pogrupis, yra išspręstas naudojant dinaminį mokymosi ir adaptacijos mechanizmą, pagrįstą darvinistiniu kloniniu limfocitų pasirinkimu 3 . Todėl labai mažas B ląstelių pogrupis parenkamas atsižvelgiant į jų antikūnų afinitetą jų giminingam antigenui. Iš daugelio imunoglobulino genų genetinės diversifikacijos etapų, aktyvavimo sukeltos citidindeaminazės (AID) būdu, B ląstelės mutuoja ir išbando savo besiformuojančių antikūnų afinitetą. AID medijuojamų mutacijų, kurios gali padidinti arba sumažinti afinitetą, rezultatas lemia šių B ląstelių klonų likimą GC, pagrindinėje B ląstelių afiniteto brendimo vietoje. Visų pirma, elegantiški vaizdavimo tyrimai atskleidė svarbius aspektus, kaip B ląstelės cikliuojasi per daugybę proliferacijos, atrankos ir ląstelių žūties, taip pat migruoja tarp dviejų pagrindinių GC skyrių, tamsiosios zonos (DZ) ir šviesos zonos (LZ; parodyta 1 paveiksle) 4 . Nors B ląstelės GC DZ (ciklinis, CXCR4 žemas CD86 žemas ) ir LZ (ilsintis, CXCR4 žemas CD86 aukštas ) GC yra fenotipiškai skirtingos, šių skyrių indėlis į atranką ir afinitetų brendimą nėra aiškus. Be to, nors GC B ląstelės DZ intensyviai dauginasi, bendras GC dydis ir GC B ląstelių skaičius išlieka stebėtinai stabilus savaičių, o kartais ir 5 mėnesių, metu, o tai galima paaiškinti, jei GC B ląstelių apoptozė buvo panaši. Tačiau viena pagrindinių kliūčių spręsti šiuos ir susijusius klausimus buvo ta, kad funkciniai tyrimai, kuriuose dalyvauja mirštančios ląstelės, dažnai yra problemiški. Net ir mirštančių ląstelių skaičiaus nustatymas buvo sudėtingas dėl greito GC suskaidymo ir fagocitozės 4 .

Image

Priešapoptotinių GC B ląstelių likimai. GC B ląstelės, esančios šviesos zonoje, apima didelio ir mažo afiniteto klonus, kurie atrenkami atsitiktinai susidūrus su T folikulų pagalbininkų (Tfh) ląstelėmis. Didelio afiniteto B ląstelės tada dauginasi ir migruoja į tamsiąją zoną. Dėl nuolatinio AID aktyvumo tamsoje atsiranda daug variantų, įskaitant ląsteles, kurios praranda funkcinio antikūno kodavimo galimybes. Kiti klonai padidina afinitetą, yra toliau atrenkami ir išeina iš GC, kad diferencijuotųsi į ilgaamžę atmintį ar plazmos ląsteles.

Visas dydis

Siekdama pašalinti šiuos apribojimus, Michelio Nussenzweigo grupė dabar sukūrė transgenines ir knockino peles, kurios ekspresuoja reporterį (INDIJA, apoptozės rodiklis), kuris žymi ikiapoptotines B ląsteles, remdamasis Caspase 3 substrato skilimu 6 . Kaspazės 3 išraiška yra ankstyvas negrįžtamas įvykis apoptozės kaskados pradžioje. Iliustruojant jos gebėjimą aptikti preapoptotines GC B ląsteles, laiko tarpų tyrimai parodė INDIA reporterio aktyvaciją 20 min. Iki pirmųjų branduolio suskaidymo požymių ir 60 min. Prieš ląstelės membranos nutekėjimą. Tai atveria kritinį ląstelių, kurios yra visiškai nepažeistos, tačiau negrįžtamai atsidavusios apoptozei, funkcinius tyrimus. Kruopštūs kinetikos tyrimai dar atskleidė visą ląstelių žūtį GC. Tiek DZ, tiek LZ GC skyriuose maža ląstelių dalis (2, 6% –5, 7%) buvo pažymėta apoptozė visais tyrimais. Tai lemia apoptozę maždaug pusei visų GC B ląstelių kas šešias valandas. Nepaisant panašių apoptozės normų, DZ ir LZ miršta GC B ląstelės miršta dėl ryškiai skirtingų priežasčių. Nors GC B ląstelės LZ yra skirtos mirti, priešapoptozinės ląstelės DZ anksčiau buvo pasirinktos teigiamai.

Skirtingai nuo LZ B ląstelių, ∼ 75% preapoptozinių B ląstelių DZ turėjo nuo AIDS priklausomus genetinius pažeidimus, kurie pakenkia jų gebėjimui ekspresuoti funkcinę antikūno molekulę. Žalingo PID aktyvumo mastas ir jo specifinis indėlis į apoptozę DZ anksčiau nebuvo pripažinti. Šis tyrimas atskleidžia pagrindinę DZ skyriaus funkciją, įskaitant antikūnų kokybės kontrolę ir B ląstelių, kurios buvo pažeistos AID, tikslinant antikūnų afinitetą pašalinimą. Skirtingai nuo DZ B ląstelių, LZ GC B ląstelės pagal numatytuosius nustatymus turi mirti, nebent jos būtų pasirinktos teigiamai per retus atsitiktinius susitikimus su giminingomis T ląstelėmis. Ankstesniame darbe buvo akcentuojamas Tfh ląstelių CD40 ligavimas kaip esminis signalas, lemiantis GC B ląstelių išgyvenimą 7, tačiau šio signalo blokada neturėjo įtakos GC B ląstelių išgyvenimui LZ, todėl galima daryti išvadą, kad kiti, dar neatpažinti Tfh ląstelių signalai gali būti tarpininkauja GC B ląstelių išgyvenimas LZ.

Įdomu tai, kad tyrimas pateikia eksperimentinius įrodymus, kad aukštą GC proliferacijos greitį kompensuoja beveik toks pat didelis apoptozės laipsnis. Tai ne tik paaiškina, kodėl GC dydis ilgą laiką išlieka stabilus sveikos būklės, bet ir sieja šios pusiausvyros pasibjaurėjimą su piktybine transformacija, kaip pastebima įvairių tipų B ląstelių limfomose. Folikulinės limfomos atveju BCL2-IGH pertvarkymas panaikina apoptozę ir sukelia nuolatinį GC B ląstelių kaupimąsi, kuris galiausiai gali sukelti 8 limfomą. Hodžkino limfomos metu piktybinės ląstelės ekspresuoja „suluošintus“ imunoglobulino genus, kurie ryškiai primena nuo AIDS priklausomus pažeidimus DZ B ląstelėse 9 . Normaliam šių limfomos ląstelių pirmtakui būtų buvę lemta mirti. Tačiau Hodžkino limfomos atveju genetiniai pažeidimai, sąlygojantys konstitucinį NF-κB aktyvumą, paprastai pakeičia išgyvenamumo signalus, kurie kitu atveju atsirastų dėl funkcinio paviršiaus imunoglobulino 10 . Norint sudaryti išsamesnį piktybinio GC B ląstelių transformacijos scenarijų, svarbu žinoti, kiek laiko pažeistos GC B ląstelės gali išgyventi, kol Indijos reporteris jas aptinka ir vėliau žūsta. Ši naujoji eksperimentinė platforma akivaizdžiai turi galimybę nušviesti kitus giminingų giminingų giminingų giminingų giminystės subrendimų aspektus, kurie šiuo metu neišspręsti. Pvz., GC B ląstelės cikliuoja tarp DZ ir LZ skyrių ir ilgainiui emigruoja iš GC, kad taptų ilgaamžėmis atminties ar plazmos ląstelėmis 4, tačiau neaišku, kurie veiksniai neleidžia GC B ląstelėms judėti nuolatos ir galiausiai nustato perėjimų skaičių. tarp DZ ir LZ skyrių. Supratus veiksnius, lemiančius GC išėjimo greitį (iki 2% B atminties ląstelėms ir 0, 2% plazmos ląstelėms) ir paskesnį B atminties ląstelių pakartotinį įvedimą, būtų gautos įžvalgos apie piktybinę GC B ląstelių transformaciją.

Be to, GC įkūrėjos ląstelės jau turi priešapopotinį fenotipą dar prieš AID 11 aktyvumo pradžią, o INDIA reporteris gali padėti nustatyti veiksnius, lemiančius GC specifinį polinkį į ląstelių mirtį. Ankstesniame darbe nustatyta, kad mitochondrijų pradmenys, atspindintys apoptozės ribas vėžio ląstelėse, yra stiprus vaistų jautrumo ir atsparumo prognozė12. Panašiais būdais INDIA reporteris gali tapti galinga priemone klonavimo evoliucijai iškirpti ir sudaryti sąlygas palyginti vaistams jautrius klonus su tais, kurie įgijo atsparumą vaistams.