Quando combattono le malattie, le nostre cellule immunitarie devono raggiungere rapidamente il loro obiettivo. I ricercatori dell’Istituto di scienza e tecnologia Austria (ISTA) hanno ora scoperto che le cellule immunitarie generano attivamente il proprio sistema di guida per navigare attraverso ambienti complessi. Ciò mette in discussione le nozioni precedenti su questi movimenti. I risultati dei ricercatori, pubblicati sulla rivista Immunologia scientifica, migliorare la nostra conoscenza del sistema immunitario e offrire potenziali nuovi approcci per migliorare la risposta immunitaria umana.
Minacce immunologiche come germi o tossine possono formarsi ovunque all’interno del corpo umano. Fortunatamente, il sistema immunitario, il nostro scudo protettivo, ha i suoi modi intricati per affrontare queste minacce. Ad esempio, un aspetto cruciale della nostra risposta immunitaria coinvolge il movimento collettivo coordinato delle cellule immunitarie durante l’infezione e l’infiammazione. Ma come fanno le nostre cellule immunitarie a sapere quale strada andare?
Un gruppo di scienziati del gruppo Sixt e del gruppo Hannezo dell’Istituto di scienza e tecnologia Austria (ISTA) ha affrontato questa domanda. Nel loro studio, pubblicato oggi in Immunologia scientificai ricercatori hanno fatto luce sulla capacità delle cellule immunitarie di migrare collettivamente attraverso ambienti complessi.
Cellule dendritiche – I Messaggeri
Le cellule dendritiche (DC) sono uno degli attori chiave nella nostra risposta immunitaria. Funzionano come messaggeri tra la risposta innata – la prima reazione del corpo a un invasore, e la risposta adattativa – una reazione ritardata che prende di mira germi molto specifici e crea ricordi per combattere future infezioni. Come i detective, i DC scansionano i tessuti alla ricerca di intrusi. Una volta individuato il sito dell’infezione, si attivano e migrano immediatamente verso i linfonodi, dove trasmettono il piano di battaglia e avviano le fasi successive della cascata. La loro migrazione verso i linfonodi è guidata dalle chemochine – piccole proteine di segnalazione rilasciate dai linfonodi – che stabiliscono un gradiente. In passato si credeva che le DC e altre cellule immunitarie reagissero a questo gradiente esterno, spostandosi verso una concentrazione più elevata. Tuttavia, una nuova ricerca condotta presso l’ISTA ora mette in discussione questa nozione.
Un recettore: due funzioni
Gli scienziati hanno esaminato da vicino un recettore, una struttura superficiale trovata sulle DC attivate chiamata “CCR7”. La funzione essenziale di CCR7 è legarsi a una molecola specifica del linfonodo (CCL19), che innesca le fasi successive della risposta immunitaria. “Abbiamo scoperto che CCR7 non solo rileva CCL19 ma contribuisce anche attivamente a modellare la distribuzione delle concentrazioni di chemochine”, spiega Jonna Alanko, ex postdoc del laboratorio di Michael Sixt.
Utilizzando diverse tecniche sperimentali, hanno dimostrato che quando le DC migrano, assorbono e internalizzano le chemochine tramite il recettore CCR7, con conseguente deplezione locale della concentrazione di chemochine. Con meno molecole di segnalazione in giro, si spostano ulteriormente verso concentrazioni di chemochine più elevate. Questa duplice funzione consente alle cellule immunitarie di generare i propri segnali guida per orchestrare la loro migrazione collettiva in modo più efficace.
Il movimento dipende dalla popolazione cellulare
Per comprendere quantitativamente questo meccanismo su scala multicellulare, Alanko e colleghi hanno collaborato con i fisici teorici Edouard Hannezo e Mehmet Can Ucar, anch’essi dell’ISTA. Grazie alla loro esperienza nel movimento e nella dinamica delle cellule, hanno creato simulazioni al computer in grado di riprodurre gli esperimenti di Alanko. Con queste simulazioni, gli scienziati hanno previsto che il movimento delle cellule dendritiche non dipende solo dalle loro risposte individuali alla chemochina ma anche dalla densità della popolazione cellulare. “Questa era una previsione semplice ma non banale; più cellule ci sono, più netto è il gradiente che generano: evidenzia davvero la natura collettiva di questo fenomeno!” dice Can Ucar.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che anche le cellule T – cellule immunitarie specifiche che distruggono i germi dannosi – beneficiano di questa interazione dinamica per migliorare il proprio movimento direzionale. “Siamo ansiosi di saperne di più su questo nuovo principio di interazione tra popolazioni cellulari con progetti in corso”, continua il fisico.
Migliorare la risposta immunitaria
Le scoperte rappresentano un passo in una nuova direzione per quanto riguarda il modo in cui le cellule si muovono all’interno dei nostri corpi. Contrariamente a quanto si credeva in precedenza, le cellule immunitarie non solo rispondono alle chemochine, ma svolgono anche un ruolo attivo nel modellare il proprio ambiente consumando questi segnali chimici. Questa regolazione dinamica dei segnali di segnalazione fornisce un’elegante strategia per guidare il proprio movimento e quello di altre cellule immunitarie.
Questa ricerca ha implicazioni significative per la nostra comprensione di come le risposte immunitarie sono coordinate all’interno del corpo. Scoprendo questi meccanismi, gli scienziati potrebbero potenzialmente progettare nuove strategie per migliorare il reclutamento delle cellule immunitarie in siti specifici, come le cellule tumorali o le aree di infezione.
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