Limfocyty B potrafią „wyczuwać” nanostrukturę powierzchni. Poznano nowy mechanizm ich aktywacji

„`html

Limfocyty B mogą odbierać nie tylko sygnały chemiczne, lecz także bodźce mechaniczne związane z fizyczną strukturą ich otoczenia. Naukowcy z Helmholtz-Zentrum Hereon, Humboldt-Universität zu Berlin, Berlin Institute of Health in der Charité (BIH) oraz Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) wykazali, że kontakt komórek B z odpowiednio ukształtowaną nanoporowatą powierzchnią może prowadzić do ich aktywacji. Odkrycie poszerza wiedzę o sposobach komunikacji komórek układu odpornościowego z otoczeniem i może mieć znaczenie dla dalszych badań nad biomateriałami oraz immunoterapią.

Limfocyty B mogą fizycznie „wyczuwać” swoje otoczenie

Limfocyty B należą do komórek układu odpornościowego odpowiedzialnych za humoralną odpowiedź immunologiczną. Gdy rozpoznają obce struktury, odpowiednie sygnały biochemiczne mogą prowadzić do ich aktywacji i uruchomienia odpowiedzi, której jednym z elementów jest wytwarzanie przeciwciał.

Jak podkreślają autorzy komunikatu Helmholtz-Zentrum Hereon, komórki B mogą być również celowo aktywowane w badaniach nad terapiami komórkowymi, między innymi w celu uzyskiwania określonych przeciwciał lub innych substancji o potencjalnym zastosowaniu terapeutycznym. Badania nad kontrolowaniem funkcji tych komórek są także istotne w kontekście chorób nowotworowych i autoimmunologicznych.

Zespół badawczy wykazał, że limfocyty B nie reagują wyłącznie na chemiczne elementy swojego środowiska. Mogą także odpowiadać na jego właściwości fizyczne, w tym na mechaniczne oddziaływanie określonej struktury powierzchni.

Nanoporowata powierzchnia jako bodziec mechaniczny

W doświadczeniu limfocyty B umieszczano na specjalnie przygotowanych powierzchniach wykonanych z anodowanego tlenku glinu. Materiał powstawał w procesie elektrochemicznym, podczas którego folię z aluminium o wysokiej czystości poddawano działaniu napięcia elektrycznego i kwasu.

Proces prowadził do utlenienia materiału i powstania na jego powierzchni bardzo drobnych porów o średnicy około 250 nanometrów. Tak przygotowana struktura umożliwiła badaczom analizę bezpośredniej interakcji pomiędzy powierzchnią materiału a błoną komórkową limfocytów B.

Od mikrokosmków do aktywacji komórki

Dr Nozie D. Aghaizu, pierwszy autor badania i naukowiec Humboldt-Universität zu Berlin, wyjaśniał, że połączenie obrazowania mikroskopowego z pomiarami sygnałów wewnątrzkomórkowych umożliwiło zespołowi prześledzenie kolejnych etapów reakcji komórki na kontakt z nanoporowatą powierzchnią.

Obserwacje wskazują zatem, że aktywacja limfocytów B nie musi być analizowana wyłącznie w kontekście chemicznego rozpoznawania struktur biologicznych. Fizyczna architektura środowiska, z którym kontaktuje się komórka, również może być źródłem sygnału.

Według badaczy szczególne znaczenie w tym procesie mają cząsteczki reagujące na działanie sił mechanicznych. Wyniki publikacji naukowej wskazują na udział mechanowrażliwych kanałów jonowych w odpowiedzi komórek B na nanoporowatą powierzchnię.

Podobny mechanizm badano wcześniej w limfocytach T

Badanie limfocytów B stanowi kontynuację wcześniejszych prac zespołu nad limfocytami T. W poprzednich doświadczeniach naukowcy z Hereon, ETH Zürich, Inselspital Bern, Charité oraz Humboldt-Universität zu Berlin analizowali odpowiedź limfocytów T na kontakt z anodowanym tlenkiem glinu.

Limfocyty T, podobnie jak limfocyty B, należą do limfocytów, ale pełnią odmienne funkcje efektorowe. W komunikacie badacze zwracają uwagę, że także w przypadku tych komórek kontakt z zastosowanym materiałem prowadził do odpowiedzi immunologicznej.

Porównanie obu eksperymentów ujawniło jednak różnice. Jak informuje Enrico Klotzsch, aktywacja komórek B była słabsza niż aktywacja limfocytów T, a część procesów sygnałowych przebiegała odmiennie.

Potencjalne znaczenie dla biomateriałów i immunoterapii

Wyniki poszerzają wiedzę dotyczącą sposobu, w jaki komórki układu odpornościowego odbierają sygnały ze swojego bezpośredniego otoczenia. Pokazują, że znaczenie może mieć nie tylko skład chemiczny środowiska komórkowego, ale również fizyczna topografia powierzchni pozostającej w kontakcie z komórką.

Zdaniem autorów komunikatu odkrycie może w przyszłości przyczynić się do rozwoju materiałów projektowanych tak, aby w kontrolowany sposób oddziaływały z układem odpornościowym. Jako potencjalne obszary zastosowania wymieniono między innymi implanty oraz terapię nowotworów.

Kolejne kierunki badań

Naukowcy planują sprawdzić, które materiały i struktury powierzchni najskuteczniej wpływają na komórki układu odpornościowego. Kolejnym pytaniem jest to, jakie długoterminowe konsekwencje ma mechanicznie indukowana aktywacja dla funkcjonowania limfocytów.

Celem zespołu jest dokładniejsze zrozumienie komunikacji pomiędzy materiałami a komórkami oraz określenie, czy mechanizmy te można w przyszłości wykorzystać praktycznie.

Źródła i materiały