Биологи засняли Т-лимфоциты крупным планом — Naked Science
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
©Wikipedia

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

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
9 апреля
5 минут
Ольга Иванова

Международная группа ученых, в которую вошли исследователи из России, показала, что одомашненные овцы и козы появились в Центральной Азии намного раньше, чем считалось. Это может изменить видение истории региона в древности.

9 апреля
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 06:49
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

Вчера, 06:49
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

9 апреля
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[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: