Simile a un ladro che rompe una finestra per entrare in una casa, i ricercatori dell’Università dell’Indiana hanno scoperto un processo precedentemente sconosciuto attraverso il quale gli agenti patogeni entrano in una cellula con la forza fisica, violando le difese immunitarie del corpo che prevengono le infezioni.
Il lavoro, pubblicato sulla rivista Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze, introduce una potenziale svolta nella lotta contro gli agenti patogeni intracellulari responsabili di malattie infettive devastanti, come la tubercolosi, la malaria e la clamidia. Queste malattie sono notoriamente difficili da trattare perché gli agenti patogeni sono protetti all’interno delle cellule ospiti.
“Utilizzo del parassita Toxoplasma essendo il nostro patogeno rappresentativo, il nostro lavoro mostra che alcuni patogeni intracellulari possono applicare forze fisiche durante il loro ingresso nelle cellule ospiti, che quindi consentono ai patogeni di eludere la degradazione e di sopravvivere a livello intracellulare”, ha affermato l’autore principale dello studio Yan Yu, professore al College of Arts e il Dipartimento di Chimica dell’IU Bloomington. “Questo lavoro suggerisce che prendere di mira la motilità dei patogeni potrebbe essere un nuovo modo per combattere l’infezione all’interno delle cellule.”
Normalmente, quando un agente patogeno invasore incontra un fagocita – un tipo di globulo bianco responsabile della distruzione di batteri, virus e altri tipi di particelle estranee – viene catturato e ingerito dal fagocita. Per i patogeni che sfuggono a questo processo, si pensa comunemente che debbano rilasciare un “arsenale segreto” per “paralizzare” i meccanismi degradativi della cellula.
Tuttavia, lo studio di Yu dimostra che questa credenza comune non è vera. Lei e i suoi collaboratori hanno scoperto che gli agenti patogeni possono evitare di essere ingeriti all’interno della cellula immunitaria esercitando una “forza propulsiva”. Con questa entrata forzata, gli agenti patogeni vengono deviati nei vacuoli che non hanno la capacità di abbattere questi infiltrati. Un vacuolo è una struttura riservata all’immagazzinamento e alla digestione all’interno di una cellula.
Per condurre la ricerca, Yu e colleghi hanno introdotto il parassita patogeno Toxoplasma in cellule derivate dal topo, osservandone i comportamenti attraverso un microscopio a fluorescenza. Questi parassiti vivi entravano con la forza e prosperavano all’interno delle cellule immunitarie.
La sfida più grande quindi era determinare se il parassita vivo sfugge alla difesa immunitaria con sostanze chimiche sconosciute o semplicemente con la forza. Per affrontare questa domanda, Yu e il suo team hanno adottato un approccio creativo: hanno creato parassiti inattivati che non possono esercitare forza o creare sostanze chimiche. A differenza dei parassiti vivi, questi parassiti “zombi” venivano rapidamente degradati nella cellula.
I ricercatori hanno quindi utilizzato delle pinzette magnetiche per spingere il parassita inattivato nella cellula immunitaria per imitare l’ingresso forzato osservato nei pesci vivi. Toxoplasma. Il parassita inattivato, ora sottoposto a un ingresso forzato simulato, è sfuggito alla degradazione, simile alla sua controparte viva. Ciò suggerisce che la forza di ingresso, e non le sostanze chimiche, spiega la sopravvivenza dell’agente patogeno, ha detto Yu.
Per manipolare il movimento del parassita nel secondo esperimento, i ricercatori hanno dovuto sviluppare il “sistema di pinzette” con nanoparticelle magnetiche. Hanno anche collaborato con un team dell’Università del Tennessee per sviluppare modelli computazionali per simulare il comportamento.
Inoltre, i ricercatori hanno condotto gli stessi esperimenti utilizzando il lievito per confermare che il meccanismo osservato poteva essere riscontrato anche in altri agenti infettivi, non solo Toxoplasma.
“Questo studio chiarisce il contributo delle forze fisiche nell’evasione immunitaria e sottolinea l’importanza di prendere di mira il movimento dei patogeni per combattere le infezioni intracellulari”, ha affermato Yu. “Siamo fiduciosi che questo lavoro possa in definitiva contribuire a nuovi sforzi per combattere una serie di infezioni dannose per la salute umana”.
Altri ricercatori IU coinvolti nello studio sono stati il primo autore Zihan Zhang, così come Jin Ou, Yanqi Yu e Qiong Zhou. Altri coautori sono Thomas K. Gaetjens e Steven M. Abel dell’Università del Tennessee. Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health e dalla National Science Foundation.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
