Tiskane izdaje
Skupina znanstvenikov z inštituta MIT in še dveh ameriških univerz, newyorške in harvardske, je odkrila štiri nove podtipe belih humanih krvnih celic, dve vrsti dendritičnih celic in dve vrsti monocitov, ki igrajo pomembno vlogo v človekovem imunskem sistemu. Raziskava, ki je del svetovne pobude Človeški celični atlas, je bila objavljena v znanstveni reviji Science.
To so dosegli z novo tehniko sekveniranja, ki omogoča analizo dednega zapisa tudi na posamezni celici. V nadaljevanju naj bi podrobneje raziskali vlogo teh novih celic pri delovanju človekovega imunskega sistema v zdravem organizmu in med boleznijo.
»Klasifikacija dendritičnih celic in monocitov v njihove podtipe je pomembna tako z vidika razumevanja imunoloških mehanizmov kot z diagnostičnega in terapevtskega stališča,« dosežek komentira doc. dr. Urban Švajger, mag. farm., predstojnik centra za razvoj naprednih zdravljenj na zavodu za transfuzijsko medicino v Ljubljani. Ob tem pojasnjuje vlogo teh celic in razvoj tehnologije, ki omogoča tovrstna odkritja in nove možnosti celičnega zdravljenja.
»Tako dendritične celice kot monociti in makrofagi, kakor pogosto imenujemo aktivirano 'obliko' monocitov, igrajo v kompleksni shemi prirojenih in pridobljenih imunskih odzivov ključno vlogo. V primerjavi z monociti, ki so s funkcijskega stališča bolj efektorske celice, kar pomeni, da neposredno uničujejo invazivne patogene, imajo dendritične celice predvsem vlogo prenašalk antigenskih informacij. V stroki se je celo oblikoval izraz 'profesionalne antigene predstavljajoče celice'. Celotna pridobljena veja našega imunskega sistema namreč temelji na antigenski specifičnosti. Celice, ki opravljajo končne antigensko specifične učinke, na primer limfociti T tipa CD4 in CD8, ki prepoznajo in uničijo tumorsko celico na podlagi antigenov, povezanih s tumorjem, ne morejo zgraditi odziva na temelju samega odnosa z antigenom, saj ga samega po sebi ne prepoznajo.
Urban Švajger Foto: ZZT
Antigen lahko limfociti T 'vidijo' le v primeru, da ga na svoji površini predstavijo antigene predstavljajoče celice. Tu najpomembnejšo vlogo igrajo prav dendritične celice, saj to nalogo opravljajo veliko bolj učinkovito kot druge. Poleg predstavitve antigena dendritične celice limfocitom T namreč dostavijo dodatne dražljaje v obliki površinsko vezanih kostimulacijskih molekul, katerih vezava na limfocite omogoči preboj pražne aktivacijske vrednosti, ter hkrati proizvajajo topne dejavnike, to je citokine in rastne dejavnike, ki po aktivaciji usmerijo razvoj limfocitov v različne podtipe. Ti so potrebni v določenem obrambnem kontekstu, na primer različne vrste celic T pomagalk, citotoksični limfociti itd.«
Jasnejši pogled v celice
Danes vemo, da so celice osnovni strukturni, funkcijski in biološki gradniki vseh živih bitij. »V tem smislu ni razlik med jablano, ki raste na našem vrtu, in azijskim tigrom. Oba organizma sestavljajo majhne biološke enote, obdane z membrano. Znotraj jih sestavlja koncentrirana vodna raztopina različnih kemikalij, v katerih so celične podstrukture. Pri tem vse celice odlikuje izjemna sposobnost, da lahko proizvajajo lastne kopije s tem, da rastejo in se delijo«, pojasnjuje dr. Švajger in spomni na pionirske raziskovalce na tem področju.
Zasluge za prvo opazovanje celic pod mikroskopom ima namreč nizozemski znanstvenik in poslovnež Antonie van Leeuwenhoek, ki je z ročno narejenim mikroskopom prvi opazoval mikroorganizme. Med drugim je opisal mišična vlakna, bakterije, kri in celice semenčic. Besedo celica pa je skoval Robert Hooke v knjigi Micrographia. Opisal je biološke organizme, ki jih je opazoval pod mikroskopom. Van Leeuwenhoek je tudi prvi opazil in ilustriral rdeče krvne celice oziroma telesca, kot so jih imenovali takrat. Kmalu so odkrili še bele krvne celice ali levkocite in začeli povezovati spremembe pri obeh vrstah krvnih celic z bolezenskimi procesi.
»S temi odkritji so nastali zametki nove medicinske vede, ki se danes imenuje hematologija. Od takrat je minilo slabih tristo let, ko je v prvi polovici 20. stoletja Karl Landsteiner med poskusi transfuzije krvi odkril dva sistema krvnih skupin, leta 1901 sistem skupin AB0 in več kot tri desetletja pozneje še sistem krvnih skupin Rezus (Rh). Pri določitvi skupin AB0 je imel manjšo vlogo tudi Slovenec dr. Janez Plečnik, ki je bil v tistem času zaposlen v Landsteinerjevem laboratoriju. Bil je prvi človek na svetu, ki so mu določili krvno skupino B.«
Foto: ZZT
Tehnološki razvoj
In zakaj je nova tehnika sekveniranja RNK na ravni ene same celice, ki so jo uporabili v omenjeni študiji, tako pomembna ter ima, kot poudarjajo, občutne prednosti pred klasičnimi metodami transkriptomike?
»Kot vemo, so molekule RNK, podobno kot DNK, sestavljene iz nukleotidov, s to razliko, da RNK pogosteje najdemo v enoverižni obliki. Celični organizmi na podlagi informacij, ki jih nosi DNK, prepišejo informacije v RNK, kar je prvi korak v izražanju genov v proteine. Produkt tega prepisa oziroma transkripcije imenujemo transkriptom. Pri tem igra pomembno vlogo informacijska RNK, angl. messenger RNA, ki z zaporedjem svojih nukleotidov kodira točno določen protein.
Z metodo sekveniranja RNK lahko določimo prisotnost ali količino molekul RNK oziroma transkriptoma v našem vzorcu v določenem času. Pri klasični metodi sekveniranja RNK smo vezani na vzorce, ki lahko vsebujejo več milijonov celic. V tem smislu pridobljene vrednosti predstavljajo srednjo vrednost signalov posameznih celic v populaciji. Ker pa so celične populacije pogosto heterogene, lahko z omenjeno interpretacijo rezultatov pogosto preglasimo oziroma spregledamo manjše signale v ožjih populacijah, ki so ključni za določene celične vrste,« razlaga sogovornik. »Nova tehnika sekveniranja RNK te ovire zlahka preseže, ker poveča resolucijo analize z več milijonov celic do ene same. Tako lahko identificiramo tudi zelo redke celične tipe, ki bi sicer ostali skriti v večjih celičnih populacijah.«
Človeški celični atlas
Rezultati te raziskave so del projekta Človeški celični atlas (Human Cell Atlas), svetovne pobude vodilnih znanstvenikov s tega področja, ki so jo ob podpori organizacije Wellcome sprejeli na lanskem srečanju v Londonu. Odkriti in opisati nameravajo vse celice in ustvariti popoln celični zemljevid človeškega telesa. Tako bi ne le identificirali vsako celico, temveč ustvarili tudi tridimenzionalno karto, kako posamezna celica sodeluje z drugimi v okolju ter tvori tkiva in organe. Spoznali bi, kako so vsi sistemi v telesu medsebojno povezani, ter dobili vpogled, kako spremembe v teh povezavah sovpadajo s človekovim zdravjem.
Foto: ZZT
»Ob vsem tem bolje vidimo pomen razvoja novih tehnologij, kot je sekveniranje na ravni celice, saj so te podlaga za takšna prizadevanja. Rezultati študije, s katero so odkrili nove podtipe dendritičnih celic in monocitov, so pomemben delček v zelo obsežnem mozaiku tega projekta. S tem se pomen vloge do danes znanih celičnih podtipov v imunskem sistemu bistveno ne spremeni, vsekakor pa smo dobili natančnejši vpogled v potencialno vlogo posameznih podtipov in njihove interakcije z drugimi celicami imunskega sistema.«
Sodobno celično zdravljenje
Kot še pravi dr. Švajger, se je tudi transfuzijska medicina v razvitem svetu v zadnjih letih razširila na področje celičnega zdravljenja, kar vključuje celično imunoterapijo in regenerativno medicino. Na zavodu za transfuzijsko medicino so tako že pred tremi leti ustanovili oddelek za terapevtske storitve, da bi tudi slovenskim bolnikom omogočili dostop do tovrstnih sodobnih načinov zdravljenja. To povečini zahteva pripravo tako imenovanih butičnih zdravil po naročilu in poteka v tesnem sodelovanju s kliničnim centrom in drugimi zdravstvenimi ustanovami. Za potrebe UKC v Ljubljani tako opravljajo ekstrakorporalno fototerapijo za zdravljenje bolezni presadka proti gostitelju ter kožnega T-celičnega limfoma, na področju regenerativne medicine pa pripravljajo celični produkt iz matičnih celic CD34 za zdravljenje akutne kardiomiopatije.
»V centru za razvoj naprednih zdravljenj razvijamo tudi nov produkt na osnovi mezenhimskih matičnih celic, ki bo na voljo še to leto. Poleg regenerativnih lastnosti imajo namreč mezenhimske matične celice izrazito imunosupresivno delovanje in jih uporabljamo za utišanje čezmernih imunskih odzivov. Prav tako načrtujemo vpeljavo nove celične imunoterapije, ki temelji na adoptivnem prenosu virusno specifičnih citotoksičnih limfocitov T in se uporablja pri imunsko oslabljenih bolnikih, ki jih ogrožajo ekspanzije virusa citomegalije ali Epstein-Barrovega virusa«, še pravi Urban Švajger.
