Биологи засняли Т-лимфоциты крупным планом — Naked Science
12.05.2017
7 минут
Редакция

Биологи засняли Т-лимфоциты крупным планом

Группа ученых из США и Испании разработала метод, который позволяет получить трехмерную визуализацию Т-лимфоцитов в режиме реального времени.

shutterstock_183635540-lymphocytes

У млекопитающих Т-лимфоциты обеспечивают приобретенный иммунитет. Выявление новых патогенов происходит следующим образом. На первом этапе антигенпрезентирующие клетки, например макрофаги, захватывают чужеродное вещество и вместе с молекулами главного комплекса гистосовместимости представляют его Т-клеткам. С помощью Т-клеточных рецепторов (TCRs) и корецепторов (CD4, CD8) последние «ощупывают» антиген и при распознавании начинают активно делиться. Часть клонов при этом превращается в Т-киллеров и Т-хелперов, уничтожающих поврежденные клетки организма и стимулирующих врожденный иммунитет соответственно. Остальные копии, в случае наивных Т-лимфоцитов, трансформируются в Т-клетки памяти.

 

Несмотря на различные подходы к описанию этого процесса, получить трехмерную визуализацию молекулярного механизма распознавания антигена в режиме реального времени до сих пор не удавалось. Чтобы восполнить пробел, специалисты из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, Научно-исследовательского центра прикладной экологии и других учреждений использовали технику микроскопии плоскостного освещения (LLS). Ученые вывели линию мышиных клеток, Т-лимфоциты которых несли TCRs, специфичные к овальбумину (белок, способный провоцировать иммунитет). В эксперименте in vitro на мембрану Т-клеток наносили антитела к фосфотазе CD45, необходимой для передачи сигнала с TCR, или флуоресцентный белок, после чего обрабатывали лимфоциты овальбумином.

 

Динамика микроворсинок Т-лимфоцита (B) и схема распознавания антигена (A, C). Стрелкой на нижних рисунках указана микроворсинка, стабилизированная после успешного распознавания / ©En Cai et al., Science, 2017

 

Дифракционный предел разрешения при визуализации реакции составил 0,22–0,44 герца. Оказалось, что движения микроворсинок лимфоцитов подчиняются фрактальной геометрии: в фоном режиме они совершают волнообразные перемещения вдоль поперечной плоскости со средней скоростью порядка 5,2 ± 0,4 микрометра в минуту. С интервалом в 10–15 секунд, активность микроворсинок снижается и вновь возрастает, при этом на длительном отрезке времени они совершают равномерные взаимопроникновения по типу субдиффузии. Расчеты показали, что, несмотря на видимую хаотичность, «ощупывание» антигена (при его распознавании микроворсинки «застывают») происходит последовательно. Так, за минуту лимфоциту удавалось «осмотреть» 98 процентов мембраны антигенпрезентирующей клетки.

 

Чтобы повторить процесс в режиме реального времени и рассмотреть отдельные TCRs, авторы пометили бислой, имитирующий мембрану антигенпрезентирующей клетки, квантовыми точками на основе флуоресцентного пигмента родамина. Поскольку диаметр последних (около 16 нанометров) превышал размер точек соприкосновения, ученые могли проследить за последовательной активацией микроворсинок по «дырам» в бислое. В этом случае для наблюдений использовался флуоресцентный микроскоп полного внутреннего отражения (TIRF), а новая техника получила название «микроскопии синаптического картографирования с квантовыми точками» (quantum dot–enabled synaptic contact mapping, SCM).

 

По мнению группы, особенности распознавания антигенов, которые позволил изучить описанный подход, отвечают потребностям организма. В частности, быстрые фракталоподобные движения микроворсинок необходимы для выживания. В каждый момент времени тело содержит всего порядка 100 Т-лимфоцитов, которые выявляют антигены в различных частях организма. «При первых признаках чужеродного элемента иммунной системе действительно нужно играть на опережение. Если одна Т-клетка не сумеет распознать вирус, у патогена будут часы, прежде чем это сделает другой лимфоцит, и он успеет создать десятки тысяч своих копий», — сообщил соавтор работы Мэттью Круммель (Matthew Krummel).

 

Статья опубликована в журнале Science.

 

Движения микроворсинок Т-клетки / ©Krummel Lab

10 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

5 часов назад
3 минуты
Никита Шевцов

В регионе Внутренняя Монголия в Китае подтвердили вспышку бубонной чумы. Заразился уже третий человек за последний месяц.

6 часов назад
34 минуты
Discovery Channel

В этом году отмечается трехсотлетие выхода легендарного романа Даниэля Дефо «Робинзон Крузо». Каким бы невероятным ни казался рассказ о приключении Робинзона, история знает не менее впечатляющие случаи реального выживания на необитаемых островах.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

10 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

12 ноября
4 минуты
Никита Шевцов

Ученые использовали современные методы анализа и создали тест, который может определить, принимал ли человек наркотики, даже после того, как он тщательно вымыл руки.

10 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: