Wenn es um das Immunsystem geht, sind wir uns alle ähnlicher als bisher angenommen, so eine Studie

Wenn es um das Immunsystem geht, sind wir uns alle ähnlicher als bisher angenommen, so eine Studie
Wenn es um das Immunsystem geht, sind wir uns alle ähnlicher als bisher angenommen, so eine Studie
Anonim

Wenn es um die Mechanik des menschlichen Immunsystems geht, sind wir uns laut einer neuen Studie von Wissenschaftlern des Fred Hutchinson Cancer Research Center alle ähnlicher als bisher angenommen.

Dieser Befund hat erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Wege zur Erkennung, Diagnose und Behandlung von Krebs und Erkrankungen des Immunsystems, so Harlan Robins, Ph.D., korrespondierender Autor eines Artikels, in dem die Forschungsergebnisse vom 14. 1 Ausgabe von Science Translational Medicine.

Robins und Kollegen haben eine neuartige Methode entwickelt, um Millionen von T-Zell-Rezeptoren, eine entscheidende Komponente des menschlichen adaptiven Immunsystems, gleichzeitig aus einer einzigen Probe zu sequenzieren. Beim Vergleich der Immunsystemprofile verschiedener Personen stellten die Forscher zu ihrer Überraschung fest, dass wir uns alle ähnlicher sind als bisher angenommen.

"Wir haben herausgefunden, dass zwei beliebige Menschen Zehntausende von genau denselben T-Zell-Rezeptoren teilen können. Dies widerspricht dem bisherigen Dogma, dass jede Person einen unterschiedlichen Satz von T-Zell-Rezeptoren mit wenig oder keiner Überlappung zwischen ihnen hat Menschen", sagte Robins, Ph.D., Computerbiologe und stellvertretendes Mitglied der Public He alth Sciences Division am Hutchinson Center.

Die Ergebnisse haben diagnostisches und therapeutisches Potenzial für Autoimmunerkrankungen und Krebs.

"Die starke Ähnlichkeit in den adaptiven Immunzellen zwischen verschiedenen Menschen legt nahe, dass dieselbe Krankheit bei verschiedenen Menschen dieselbe Reaktion hervorruft", sagte Robins.„Die in diesem Artikel beschriebene Technologie kann eine solche Reaktion leicht erkennen, selbst wenn das Ausmaß der Immunreaktion gering ist. Daher könnten wir möglicherweise eine oder mehrere dieser gemeinsamen T-Zell-Antworten als Diagnose für eine bestimmte Krankheit verwenden.“

Der Teil des menschlichen Immunsystems, der für den Schutz vor neuartigen Krankheitserregern verantwortlich ist, das so genannte adaptive Immunsystem, besteht aus mehreren zehn Millionen verschiedener Subtypen von Zellen. Jeder Zellsubtyp exprimiert einen anderen Rezeptor auf seiner Oberfläche. Diese Rezeptoren sind Proteine, von denen jedes eine einzigartige Form hat, sodass sie zusammen an eine breite Palette unterschiedlich geformter Krankheitserreger binden können. Die Gruppe von Rezeptoren, die die Forscher analysierten, werden T-Zell-Rezeptoren genannt, die sich im Thymus entwickeln. Im Gegensatz zu den übrigen Genen im menschlichen Genom werden die Gene, die für diese T-Zell-Rezeptoren kodieren, nicht vererbt; sie entwickeln sich bei jedem Menschen separat. Die riesige Menge und Vielf alt der T-Zellen in jedem Menschen hat eine gründliche Untersuchung verhindert – bis jetzt.

Für die Studie sequenzierten Robins und Kollegen in der klinischen Forschungsabteilung des Hutchinson Center mehr als fünf Millionen T-Zell-Rezeptor-DNA-Stränge von jedem von sieben gesunden Spendern. Nach dem Vergleich dieser Sequenzen fanden sie zwei primäre Ergebnisse.

Erstens ist der Satz von T-Zell-Rezeptorsequenzen, der vom menschlichen Immunsystem verwendet wird, kein zufälliger Querschnitt aller Möglichkeiten, sondern eine kleine Teilmenge mit konsistenten Eigenschaften, die die Wissenschaftler anschließend identifizierten.

"Das adaptive Immunsystem jeder Person ist viel ähnlicher als erwartet", sagte Robins.

Zweitens zeigten paarweise Vergleiche der T-Zell-Rezeptoren bei den sieben Spendern, dass jedes Paar Zehntausende identischer Rezeptoren gemeinsam hat, selbst bei Menschen unterschiedlicher Ethnizität.

Diese Entdeckung hat besondere Auswirkungen auf Autoimmunerkrankungen und Krebs, sagte Robins. Bei bestimmten Autoimmunerkrankungen wie Typ-1-Diabetes und Multipler Sklerose spielen T-Zellen vermutlich selbst eine ursächliche Rolle, weil sie Körperzellen angreifen.Bei Typ-1-Diabetes greift das adaptive Immunsystem die Inselzellen der Bauchspeicheldrüse an, und bei MS zielt das Immunsystem auf die Zellen ab, die die Myelinscheiden um Neuronen im Gehirn und Rückenmark bilden. Die meisten Autoimmunerkrankungen werden erst nach signifikanter Krankheitsprogression diagnostiziert. Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch ein irreparabler Zellschaden eingetreten.

"Die Ergebnisse unserer Arbeit deuten darauf hin, dass eine bestimmte Gruppe von T-Zellen, die wir jetzt nachweisen können, wahrscheinlich eine ursächliche Rolle bei der Krankheit spielen", sagte Robins. „Darüber hinaus können wir dieses zielgerichtete Set viel früher als die derzeitige Diagnostik erkennen und möglicherweise lebenswichtige Zellfunktionen durch die vorbeugende Verabreichung der derzeit verfügbaren Therapeutika retten. Und da die T-Zell-Klone die Krankheit verursachen, dienen sie auch als therapeutische Ziele. Im Prinzip könnte ein monoklonaler Antikörper entwickelt werden, der auf diese T-Zellklone abzielt und den Autoimmunangriff verhindert."

Die Ergebnisse zeigen auch eine potenzielle neue Richtung für Krebs-Biomarker auf, um die Krankheit frühzeitig zu erkennen, solange sie noch heilbar ist.Für viele Krebsarten, wie z. B. Dickdarmkrebs, gibt es zwingende Beweise dafür, dass eine T-Zell-Immunantwort induziert wird. Das Immunsystem funktioniert durch einen Prozess, der als klonale Expansion bezeichnet wird. Der Satz von T-Zellen mit spezifischen Rezeptoren, die an die infizierte Zelle binden, erstellt Millionen von Kopien von sich selbst, um eine Armee zu bilden, die den gesamten Satz infizierter Zellen bekämpft.

"Das Immunsystem ist effektiv ein Verstärker. Ein sehr kleiner Tumor hat also das Potenzial, eine verstärkte Immunantwort auszulösen", sagte Robins. „Wir sind leicht in der Lage, eine solche Reaktion nachzuweisen. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten darauf hin, dass mehrere Patienten eine ähnliche Reaktion auf denselben Tumortyp haben könnten. Daher könnte der Nachweis dieser ähnlichen Reaktionen eine frühe Diagnose für bestimmte Krebsarten sein."

Die Wissenschaftler entwickelten eine Sequenzierungstechnologie namens ImmunoSEQ und die zugehörige Software namens ImmunoSEQ Analyzer, um die immense Datenmenge, die die Experimente produzierten, zu verarbeiten und zu analysieren.Das Hutchinson Center hat Patente für die Sequenzierungstechnologien angemeldet, die exklusiv an die Adaptive TCR Corporation lizenziert wurden, ein lokales Unternehmen, das die Sequenzierungs- und Analysedienste kommerziell anbietet.

Das National Cancer Institute und das National Institute for Diabetes and Digestive and Kidney Diseases haben die Forschung finanziert.

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