Открытие, проведенное in vitro (в клетках) и подтвержденное на мышах, было “неожиданным”, по словам исследователей, которые считают, что использование этого механизма может продлить жизнь иммунной системы, позволяя людям жить более здоровой и долгой жизнью, а также иметь терапевтическое применение при таких заболеваниях, как рак и слабоумие. Их результаты были недавно опубликованы в журнале Nature Cell Biology.
Объясняя результаты исследования, ведущий автор, доктор Алессио Ланна, почетный профессор медицинского факультета Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, сказал: “Иммунные клетки находятся в состоянии постоянной повышенной готовности, всегда готовые бороться с патогенами. Чтобы быть эффективными, они также должны сохраняться в организме десятилетиями, но стратегии, используемые для обеспечения этой пожизненной защиты, в основном неизвестны”.
В этом исследовании эксперты стремились выяснить, какие существуют механизмы для придания долговечности клеткам иммунной системы, известным как Т-клетки, при инициировании иммунного ответа против антигена – чужеродного вещества, распознаваемого механизмами иммунного надзора за защитой организма.
Почему иммунная система стареет
Каждая хромосома имеет защитный колпачок, называемый теломерой, который представляет собой определенную последовательность ДНК, которая повторяется тысячи раз. Последовательность выполняет две функции: во-первых, она защищает кодирующие области хромосом от повреждений, а во-вторых, она служит часами старения, которые регулируют количество репликаций (также известных как деления), которые может произвести клетка.
Т-клетки (тип лейкоцитов или иммунных клеток), как и другие клетки, имеют теломеры, которые укорачиваются с каждым клеточным делением (истощение теломер). Когда теломеры достигают критической длины, клетка перестает делиться и вступает в старение, которое представляет собой процесс удаления иммунной системой или сохранения в измененном, дисфункциональном состоянии.
Когда иммунная система больше не функционирует эффективно, это приводит к возникновению хронических инфекций, раковых заболеваний и смерти. Истощение теломер было описано как один из “признаков старения”.
Результаты исследования
В исследовании in vitro исследователи инициировали иммунный ответ Т-лимфоцитов против микроба (чужеродной инфекции). Неожиданно они наблюдали реакцию переноса теломер между двумя типами лейкоцитов во “внеклеточных пузырьках” (мелких частицах, которые облегчают межклеточную коммуникацию). Антигенпредставляющая клетка (APC), состоящая из В-клеток, дендритных клеток или макрофагов, функционировала как “донор теломер” для Т-лимфоцита – клетки-реципиента теломер. После переноса теломер Т-клетка-реципиент становилась долгоживущей и обладала свойствами памяти и стволовых клеток, что позволяло Т-клетке защищать хозяина от смертельной инфекции в долгосрочной перспективе.
Реакция переноса теломер удлинила определенные теломеры примерно в 30 раз больше, чем удлинение, вызванное теломеразой. Теломераза – это единственный синтезирующий ДНК фермент, который отвечает за поддержание теломер в стволовых клетках, клетках иммунной системы и содержится в тканях плода, репродуктивных клетках и сперме. Даже в иммунных клетках, где фермент активен естественным образом, непрерывные иммунные реакции вызывают прогрессирующую инактивацию теломеразы, приводящую к укорочению теломер, когда клетки перестают делиться и происходит репликативное старение.
Профессор Ланна добавил: “Реакция переноса теломер между иммунными клетками дополняет открытие теломеразы, получившее Нобелевскую премию, и показывает, что клетки способны обмениваться теломерами как способом регулирования длины хромосом до начала действия теломеразы. Возможно, что старение можно замедлить или вылечить, просто перенося теломеры”.
Используя новый механизм
Обнаружив новый “антивозрастной” механизм, та же исследовательская группа установила, что внеклеточные везикулы теломер могут быть очищены от крови и при добавлении к Т-клеткам проявляют антивозрастную активность в иммунных системах как людей, так и мышей.
Исследователи обнаружили (в клетках человека и мышей), что очищенные препараты внеклеточных пузырьков можно вводить отдельно или в сочетании с вакциной, и это продлевает длительную иммунную защиту, что, в принципе, может избежать необходимости ревакцинации.
В качестве альтернативы, реакция переноса “донора теломер” может быть усилена непосредственно в клетках. Хотя требуется гораздо больше исследований, ученые говорят, что это иллюстрирует возможности новых форм профилактической (профилактической) терапии иммунного старения и старения.
Профессор Ланна заключил: “Биология теломер изучается уже более 40 лет. На протяжении десятилетий единственный фермент, теломераза, считался единственным механизмом, ответственным за удлинение и поддержание теломер в клетках. Наши результаты показывают, как другой механизм, который не требует теломеразы для удлинения теломер, действует, когда теломераза все еще неактивна в клетке”.