Investigadores del Instituto Europeo de Bioinformática EMBL-EBI, la Universidad de Cambridge, el Wellcome Trust Sanger Institute y el Cancer Research UK-Cambridge Institute CRUK-CI han arrojado luz sobre un largo debate sobre por qué el sistema inmunitariose debilita con la edad. Sus hallazgos, publicados en ciencia , muestra que las células inmunes en los tejidos más viejos carecen de coordinación y exhiben mucha más variabilidad en la expresión génica en comparación con sus contrapartes más jóvenes.
Resolviendo el debate
Todos hemos sido testigos de la disminución progresiva de la función que viene con el envejecimiento, pero ¿qué causa exactamente esta disminución, y por qué sucede a diferentes velocidades para diferentes partes del cuerpo? Para encontrar respuestas, los científicos deben eliminar todoslos mecanismos del envejecimiento a nivel molecular, para cada tejido. El estudio de hoy se centró en el tejido inmune: específicamente, las células T CD4 +.
El sistema inmunitario es como una orquesta sinfónica, con muchos tipos y subtipos diferentes de células trabajando juntas para combatir infecciones. Pero a medida que el sistema inmunitario envejece, su respuesta a la infección se debilita por razones que aún no están claras. Un debate de larga dataentre los científicos se refiere a dos hipótesis centrales: o la degradación funcional es causada por una pérdida del rendimiento celular o se debe a una pérdida de coordinación entre las células.
Para resolver el debate, los científicos han estudiado muchos tipos de células diferentes, analizando los perfiles de expresión génica "promedio". El estudio de hoy empleó tecnología de secuenciación de células individuales de alta resolución para crear nuevas ideas sobre cómo la variabilidad de célula a célula está relacionada con el envejecimientoLos investigadores secuenciaron el ARN de las células T CD4 + ingenuas y de memoria en ratones jóvenes y viejos, tanto en estados estimulados como no estimulados.
Sus hallazgos mostraron claramente que la pérdida de coordinación es un componente clave del rendimiento inmune deteriorado causado por el envejecimiento de las células T.
El batido de ADN
"Se podría pensar en la secuenciación del ADN como un licuado de frutas", explica John Marioni, líder de grupo en EMBL-EBI y en CRUK-CI. "La tecnología de secuenciación tradicional es un poco como tomar un sorbo del licuado, luego tratar de adivinarcuáles son los ingredientes. La genómica unicelular ahora nos permite estudiar los ingredientes individualmente, por lo que obtenemos una visión directa de las partes constituyentes. Extrapolando, esto significa que la secuenciación unicelular permite a los investigadores observar individualmente miles de genes en un momento dado."
Una falange de células inmunes
Duncan Odom, líder de grupo en el Instituto de Cambridge de Investigación del Cáncer del Reino Unido de la Universidad de Cambridge y profesorado asociado en el Wellcome Trust Sanger Institute, comparte una analogía adicional para explicar cómo las células inmunes combaten la infección.
"Imagine el sistema inmune como un 'ejército celular', listo para proteger al cuerpo de infecciones", dice Odom. "Nuestra investigación reveló que este ejército está bien coordinado en animales jóvenes, con todas las células trabajando juntas y operando como unFalange griega para bloquear la infección. "
Odom continúa explicando que esta estrecha coordinación fortalece el sistema inmunitario y le permite combatir las infecciones de manera más efectiva. El estudio del equipo muestra que a medida que el animal envejece, la coordinación celular se descompone.
"Aunque las células individuales aún pueden ser fuertes, la falta de coordinación entre ellas hace que su efectividad colectiva sea menor", concluye Odom.
más antiguo y más variable
Estudios anteriores han demostrado que en animales jóvenes, la activación inmunológica produce una expresión génica estrictamente regulada véase el recuadro. Este estudio revela además que la activación da como resultado una disminución en la variabilidad de célula a célula. El envejecimiento aumentó la heterogeneidad de la expresión génica enpoblaciones de dos especies de ratones, así como en diferentes tipos de células inmunes. Esto sugiere que el aumento de la variabilidad transcripcional de célula a célula puede ser un sello distintivo del envejecimiento en la mayoría de los tejidos de mamíferos.
"Existe un gran interés en cómo ocurre el envejecimiento biológico, pero no se sabe mucho sobre el envejecimiento molecular", dice Celia Pilar Martínez-Jiménez, líder experimental y becaria postdoctoral en el Instituto Sanger y CRUK-CI ". Esta investigaciónLa iniciativa exploró una nueva faceta de la respuesta celular a la enfermedad, al tiempo que abordaba cuestiones relacionadas con el envejecimiento ".
Nils Eling, líder computacional del proyecto y estudiante de doctorado en EMBL-EBI y CRUK-CI destaca que "la ventaja de analizar la expresión génica de células individuales es detectar cómo las poblaciones celulares sincronizan su respuesta. Es interesante ver que el envejecimientodistorsiona fuertemente esta respuesta, un fenómeno que no se pudo observar antes ".
El estudio interdisciplinario allana el camino para una exploración más profunda de los mecanismos por los cuales los diferentes tipos de células envejecen. También ilustra el potencial de la secuenciación de células individuales para permitir una comprensión más rica del desarrollo y la actividad celular.
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Materiales proporcionado por Laboratorio Europeo de Biología Molecular - Instituto Europeo de Bioinformática . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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