Las células inmunes del cuerpo luchan naturalmente contra los microbios virales y bacterianos y otros invasores, pero también pueden ser reprogramadas o "entrenadas" para responder de manera aún más agresiva y potente a tales amenazas, informan los científicos de UCLA que han descubierto la regla fundamental que subyace a este proceso.en una clase particular de células.
En un estudio publicado el 18 de junio en la revista ciencia , los investigadores identificaron un mecanismo molecular clave dentro de los macrófagos, las células que combaten las infecciones del sistema inmunológico innato, que determina si las células pueden entrenarse y en qué medida. Sus hallazgos podrían ayudar a allanar el camino para futuras estrategias específicas.para mejorar la función del sistema inmunológico.
"Como un soldado o un atleta, las células inmunes innatas pueden ser entrenadas por experiencias pasadas para mejorar en la lucha contra las infecciones", dijo el autor principal Quen Cheng, profesor clínico asistente de enfermedades infecciosas en la Facultad de Medicina David Geffen de UCLA. Sin embargo,señaló, los investigadores habían observado previamente que algunas experiencias parecían ser mejores que otras para el entrenamiento inmunológico. "Este hallazgo sorprendente nos motivó a comprender mejor las reglas que gobiernan este proceso".
El entrenamiento inmunológico depende de cómo esté envuelto el ADN de la célula. En las células humanas, por ejemplo, más de 6 pies de ADN deben caber en el núcleo de la célula, que es tan pequeño que no es visible a simple vista.. Para lograr esta hazaña, el ADN está fuertemente envuelto en cromosomas.
Solo las regiones seleccionadas del ADN están expuestas y son accesibles, y solo los genes en esas regiones accesibles pueden responder y combatir la infección, dijo el autor principal Alexander Hoffmann, profesor de microbiología Thomas M. Asher de UCLA y director del Institute for Quantitativey Biociencias Computacionales.
Sin embargo, al introducir un estímulo a un macrófago, por ejemplo, una sustancia derivada de un microbio o patógeno, como en el caso de una vacuna, se pueden desenvolver regiones de ADN previamente compactadas. Este desenvolvimiento expone nuevos genes que permitiránla célula para responder de manera más agresiva, en esencia entrenándola para combatir la próxima infección, dijo Hoffmann.
La nueva investigación revela que la dinámica precisa de una molécula de señalización inmunitaria clave en los macrófagos, llamada NF? B, determina si se produce este desenvolvimiento y exposición de genes. Además, los investigadores informan que la actividad dinámica del propio NF? Bestá determinada por el tipo preciso de estímulo extracelular introducido en el macrófago.
"Es importante destacar que nuestro estudio muestra que las células inmunitarias innatas se pueden entrenar para volverse más agresivas solo por algunos estímulos y no por otros", dijo Cheng. "Esta especificidad es fundamental para la salud humana porque el entrenamiento adecuado es importante para combatir eficazmente las infecciones, peroun entrenamiento inadecuado puede resultar en demasiada inflamación y autoinmunidad, lo que puede causar un daño significativo ".
NF? B ayuda a las células inmunes a identificar las amenazas entrantes. Cuando los receptores en las células inmunes detectan estímulos externos amenazantes, activan la molécula de NF? B dentro de la célula. La dinámica de NF? B - cómo se comporta con el tiempo - formaun lenguaje similar al código Morse mediante el cual comunica la identidad de la amenaza externa al ADN y le dice qué genes debe estar listo para la batalla.
La "palabra" específica de este código que NF? B utiliza para decirle al ADN que se desenvuelva depende de si NF? B es oscilatorio o estable durante ocho o más horas después de encontrar un estímulo. El NF? B oscilante se acumula en elnúcleo, luego se mueve hacia el citoplasma, luego regresa al núcleo en ciclos, como un péndulo oscilante. No oscilante, o estable, NF? B se mueve hacia el núcleo y permanece allí durante varias horas.
Usando microscopía avanzada, los investigadores siguieron la actividad de NF? B en macrófagos derivados de la médula ósea de ratones sanos, rastreando cómo cambiaba la dinámica de la molécula en respuesta a varios estímulos diferentes. Descubrieron que NF? B fue exitoso en el entrenamiento de macrófagos- desenvolviendo el ADN y exponiendo nuevos genes que combaten infecciones, solo cuando el estímulo indujo una actividad de NF \ beta B no oscilante.
"Durante mucho tiempo, hemos sabido intuitivamente que si NF? B oscila o no debe ser importante, pero simplemente no habíamos podido averiguar cómo", dijo Cheng. "Estos resultados son un avance real para comprender lalenguaje de las células inmunes, y conocer el lenguaje nos ayudará a 'piratear' el sistema para mejorar la función inmunológica ".
Los investigadores también pudieron simular este proceso de entrenamiento con un modelo matemático, y la comprensión predictiva que obtuvieron puede permitir una futura ingeniería dirigida con precisión de la inmunidad entrenada, dijo Hoffmann. El modelado matemático de los sistemas reguladores inmunitarios es un objetivo clave de sulaboratorio, con el fin de utilizar simulaciones predictivas para la medicina de precisión.
Cheng obtuvo su doctorado bajo la guía de Hoffmann a través del programa de Capacitación especializada e investigación avanzada de UCLA, o STAR, para científicos médicos.
Hoffmann y Cheng esperan que esta investigación inspire una amplia gama de estudios adicionales, incluidas investigaciones sobre enfermedades humanas causadas por células inmunitarias que no están debidamente capacitadas, estrategias para optimizar el entrenamiento inmunológico para combatir infecciones y formas de complementar los enfoques de vacunas existentes.
"Este estudio muestra cómo las colaboraciones entre investigadores del UCLA College y la Facultad de Medicina David Geffen pueden producir ciencia innovadora e impactante que beneficia la salud humana", dijo Hoffmann.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Los Ángeles . Original escrito por Stuart Wolpert y Todd Schindler. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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