Исследователи из Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC) предоставили ценную информацию о защитных механизмах иммунной системы на ранних стадиях реакции на патогены, такие как вирусы и бактерии. Результаты исследования, опубликованные сегодня в Nature Communications, способствуют пониманию клеточных процессов, инициированных на ранних этапах, и объясняют, как различные популяции клеток иммунной системы взаимодействуют друг с другом, чтобы обеспечить эффективный ответ против патогенов.
Исследователи CNIC показали, что митохондриальная ДНК, содержащаяся в нанопузырьках, вызывает состояние бдительности в реципиентных клетках, которое активирует противовирусную генетическую программу. Эти нанопузырьки, известные как экзосомы, производятся Т-лимфоцитами и поглощаются дендритными клетками через межклеточные контакты.
Иммунный ответ против патогенов требует определенного физического взаимодействия между Т-лимфоцитами и антигенпрезентирующими клетками, особенно дендритными клетками, посредством образования иммунного синапса. Во время этого процесса клетки обмениваются информацией как через контакты рецептор-лиганд на поверхности клетки, так и через перенос экзосом.
На сегодняшний день исследования сосредоточены на том, как иммунный синапс активирует сигнальные пути в Т-клетке; Напротив, идентичности и эффектам сигналов, принимаемых дендритными клетками, уделялось относительно мало внимания. Настоящее исследование было проведено группой под руководством профессора Франсиско Санчеса-Мадрида, главного исследователя лаборатории межклеточной коммуникации в CNIC, главы службы иммунологии в больнице Ла Принсеса и профессора иммунологии Автономного университета Мадрида. В предыдущей работе группа продемонстрировала, что Т-клетки могут передавать экзосомы дендритным клеткам во время формирования иммунного синапса.
В новом исследовании группа исследователей описывает, как эти нанопузырьки "транспортная ДНК и белки митохондриального происхождения," объяснил проф. Санчес Мадрид.
Исследование показывает, что митохондриальные компоненты направляются в эндосомную систему Т-клетки, где экзосомы образуются и позже секретируются, демонстрируя тесную взаимосвязь между эндосомным и митохондриальным компартментами.
ДНК, присутствующая в нанопузырьках: "непосредственно отвечает за повышенную экспрессию противовирусных генов через путь cGAS / STING, что приводит к обнаружению ДНК вне ядра клетки." Как объяснил автор исследования Даниэль Торральба, "импортированная ДНК действует как сигнал тревоги, который запускает иммунную систему для активации противовирусного ответа." Исследование подтверждает, что приобретение содержимого экзосом вызывает "это выражение противовирусных генов" что защищает от вирусной инфекции.
Это открытие открывает новый взгляд на роль внеклеточных везикул в горизонтальном переносе митохондриальных компонентов.
Исследовательская группа использовала модели животных с различными генотипами митохондриальной ДНК, что позволило отслеживать перенос митохондриальной ДНК во время формирования иммунного синапса. В исследовании авторы Даниэль Торральба и Франческ Байшаули сотрудничали с другими группами CNIC, включая группу под руководством профессора Хосе Антонио Энрикеса и подразделения протеомики и геномики. В исследовании также участвовали исследователи из Centro de Investigación CIMA в Памплоне и других испанских центров.
Перенос ДНК в экзосомах оказывает функциональное влияние на клетки-реципиенты. Воздействие экзосом Т-клеточного происхождения вызывает изменения в экспрессии около 1600 генов в дендритных клетках, и многие из этих модифицированных генов участвуют в защите от вирусной инфекции.
Эти открытия способствуют пониманию клеточных процессов, инициируемых во время иммунного синапса, и того, как компоненты врожденной и адаптивной иммунных систем взаимодействуют друг с другом, чтобы обеспечить эффективный ответ на патогены.