Цитотоксические Т-лимфоциты — это специализированные «клетки-киллеры», которые уничтожают инфицированные или раковые клетки. Их действие основано на использовании специализированной зоны обмена, называемой «иммунным синапсом», где они высвобождают активные молекулы, чтобы уничтожить клетку-мишень, не повреждая соседние. До сих пор тонкую организацию этих структур было сложно наблюдать. Исследование, проведенное Женевским университетом (UNIGE) и Университетской клиникой Лозанны (CHUV), позволило визуализировать эти механизмы в трехмерном изображении в почти естественном состоянии. Статья, опубликованная в журнале Cell Reports, показывает, как молекулярная организация цитотоксических Т-клеток влияет на их функции.
При заражении или развитии рака цитотоксические Т-лимфоциты прикрепляются к своей мишени и образуют зону обмена, известную как иммунный синапс, после чего выделяют токсичные молекулы, которые приводят к гибели клетки-мишени. Этот механизм обеспечивает точное и контролируемое разрушение, необходимое для защиты организма без повреждения соседних здоровых клеток.
Несмотря на то, что этот процесс был широко изучен, получить доступ к его организации на нанометровом уровне в интактных клетках человека было непросто. Одно из главных препятствий — методы подготовки образцов, которые могут привести к повреждению хрупких клеточных структур. Существующие методы визуализации часто предполагают компромисс между разрешением, наблюдаемым объемом и сохранением структур.
Чтобы преодолеть эти ограничения, ученые использовали криорасширительную микроскопию (cryo-ExM). «Этот метод предполагает мгновенную заморозку клеток на очень высокой скорости, в результате чего они переходят в так называемое стекловидное состояние, при котором вода затвердевает, не образуя кристаллов, и таким образом надежно сохраняет биологические структуры. Затем образцы физически растягивают с помощью абсорбирующего гидрогеля, что позволяет с высокой точностью наблюдать за их внутренней структурой, сохраняя почти нативную архитектуру», — объясняет Виржини Амель, старший преподаватель кафедры молекулярной и клеточной биологии.
«Работа показала, что в месте контакта иммунной клетки с мишенью мембрана образует своего рода купол, структура которого связана с адгезионными взаимодействиями и внутренней организацией клетки», — отмечает Флоран Леметр, первый автор работы. Исследовательская группа также визуализировала цитотоксические гранулы, отвечающие за уничтожение клеток-мишеней, с беспрецедентной детализацией. Исследование показало, что эти структуры могут различаться по организации: в них может быть одно или несколько «ядер», в которых сосредоточены активные молекулы, способствующие разрушению клетки-мишени.
«Мы применили этот подход к опухолевым тканям человека, что позволило напрямую наблюдать за Т-лимфоцитами, проникающими в опухоль, и их цитотоксическими механизмами на нанометровом уровне. Это дает возможность изучать иммунные реакции непосредственно в клиническом контексте и лучше понимать механизмы, определяющие их эффективность», — объясняет Бенита Вольф, руководитель исследования.
Работа, позволяющая получить трехмерное изображение этих процессов в естественной среде, создает основу для анализа функционирования иммунных клеток, что поможет улучшить терапевтические стратегии, особенно в иммуноонкологии, и лучше понять механизмы, определяющие эффективность – или ограничения – иммунного ответа.
[Фото: @ F. Lemaitre @ UNIGE]
