Цитотоксические Т-лимфоциты, также известные как «клетки-киллеры», предназначены для уничтожения клеток, пораженных инфекцией или злокачественными образованиями. Механизм их действия заключается в использовании специализированной области взаимодействия, называемой «иммунным синапсом», где высвобождаются активные молекулы, обеспечивающие уничтожение пораженной клетки без повреждения окружающих тканей. Ранее наблюдение за детальной структурой этих образований представляло собой сложную задачу. Исследование, исследование, осуществленное Женевским университетом (UNIGE) и Университетской клиникой Лозанны (CHUV), предоставило возможность визуализировать эти процессы в трехмерном изображении, максимально приближенном к естественному состоянию. Статья, опубликованная в журнале Cell Reports, исследование демонстрирует, каким образом молекулярная структура цитотоксических Т-лимфоцитов определяет их функциональные возможности.
При инфекции или онкологическом процессе цитотоксические Т-лимфоциты связываются с поражёнными клетками и формируют область взаимодействия, называемую иммунным синапсом, после чего высвобождают токсичные вещества, вызывающие гибель целевой клетки. Данный процесс обеспечивает целенаправленное и регулируемое уничтожение, необходимое для защиты организма, не затрагивая при этом соседние здоровые клетки.
Хотя этот процесс и привлек значительное внимание исследователей, изучение его организации на нанометровом масштабе в неповрежденных клетках человека оказалось сложной задачей. Основным затруднением являются способы обработки образцов, которые могут повредить деликатные клеточные компоненты. Применяемые методы визуализации зачастую связаны с необходимостью выбора между разрешением, наблюдаемым объемом и сохранностью структуры.
Для решения этих проблем исследователи применили криорасширительную микроскопию (cryo-ExM). Данная методика включает в себя сверхбыстрая заморозка клеток, что приводит к их переходу в стекловидное состояние. В этом состоянии вода затвердевает без образования кристаллов, обеспечивая сохранность биологических структур. Последующее физическое растяжение образцов с использованием абсорбирующего гидрогеля позволяет с высокой точностью изучать их внутреннее строение, практически не изменяя их естественную структуру. Об этом рассказывает Виржини Амель, старший преподаватель кафедры молекулярной и клеточной биологии.
«По словам Флоран Леметр, первого автора публикации, проведенное исследование выявило, что в области соприкосновения иммунной клетки и ее цели мембрана формирует подобие купола, чья структура обусловлена адгезионными взаимодействиями и внутренней организацией клетки. Помимо этого, исследовательская группа получила возможность детально визуализировать цитотоксические гранулы, которые отвечают за уничтожение клеток-мишеней. В ходе исследования было установлено, что эти структуры могут демонстрировать различия в организации: в них может присутствовать одно или несколько «ядер», в которых концентрируются активные молекулы, способствующие разрушению клетки-мишени.
«Используя данный метод, мы смогли непосредственно изучить Т-лимфоциты, проникающие в опухолевую ткань человека, и оценить их цитотоксические механизмы с разрешением на нанометровом уровне. Это позволяет исследовать иммунные ответы в условиях, приближенных к клинической практике, и глубже понять факторы, влияющие на их результативность», — говорит Бенита Вольф, возглавляющая исследовательскую группу.
Возможность визуализации этих процессов в трехмерном формате в условиях, близких к естественным, позволяет проводить детальный анализ работы иммунных клеток, что, в свою очередь, способствует совершенствованию методов лечения, особенно в области иммуноонкологии, и более глубокому пониманию принципов, определяющих результативность – или же ограничения – иммунного ответа.
[Фото: @ F. Lemaitre @ UNIGE]