Gdy komórki biją na alarm
Naukowcy z brytyjskich uczelni Lancaster University i University of Dundee odkryli, w jaki sposób komórki skóry ostrzegają układ odpornościowy, gdy wykryją wirusa lub ich DNA zostanie uszkodzone na skutek poparzenia słonecznego, zanieczyszczenia lub działania leków chemioterapeutycznych. „Nasze badania wskazują na to, że komórki skóry mogą odgrywać ważniejszą rolę w zapoczątkowywaniu odpowiedzi immunologicznej, niż dotychczas sądzono”, mówi dr Leonie Unterholzner, koordynatorka czteroletniego projektu IFNDNA. Pozyskane w projekcie wyniki pomogą lepiej zrozumieć układ odpornościowy, co jest niezwykle istotne dla opracowania terapii na potrzeby leczenia chorób autoimmunologicznych i innych schorzeń. Przełomowe odkrycie projektu IFNDNA, opublikowane w takich czasopismach jak „Nature Communications” i „Molecular Cell”, było dla społeczności akademickiej zaskoczeniem. „Nasze ustalenia były tak nieoczekiwane, że z początku wzbudziły spore kontrowersje”, mówi dr Unterholzner. Dzięki wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie” zespół doktorantów i badaczy stopnia podoktorskiego pod przewodnictwem dr Unterholzner prowadził prace najpierw w laboratorium na University of Dundee, a następnie na Lancaster University. Naukowcy podjęli także współpracę z badaczami z University of St Andrews w Szkocji, Kolegium Trójcy Świętej w Dublinie oraz Uniwersytetu w Aarhaus w Danii. Obrońca DNA? Od dawna wiadomo, że jeśli nasza skóra zostanie zaatakowana przez wirusy lub bakterie, nasze komórki uruchamiają odpowiedź immunologiczną. Zespół dr Unterholzner ustalił, jak przebiega proces sygnalizacji oraz w jaki sposób uszkodzenia DNA mogą prowadzić do podobnej odpowiedzi immunologicznej, aktywowanej w inny sposób. Przy pomocy leku chemioterapeutycznego (etopozydu) badacze uszkodzili DNA w komórkach skóry, odkrywając, że uszkodzenie wykrywane było przez białka w jądrze komórkowym. „Gdy rozpoczynaliśmy prace, było dla nas jasne, że martwe komórki nie mogą wysyłać sygnałów o zagrożeniu, które ostrzegłyby układ odpornościowy o uszkodzeniach”, mówi dr Unterholzner. „Jednak nie wiedzieliśmy, czy komórki mogą komunikować się z układem odpornościowym, gdy są uszkodzone, ale jednocześnie nadal żywe i zdolne do naprawienia uszkodzeń”. Nasze komórki wykorzystują białko o nazwie cGAS, aby rozpoznać obecność wirusowego DNA. W takiej sytuacji białko cGAS aktywuje adaptor odpowiedzi immunologicznej – stymulator genów interferonu (ang. Stimulator of Interferon Genes, STING), który z kolei uruchamia przeciwwirusową odpowiedź immunologiczną. W przypadku uszkodzonego DNA to występujące w jądrze komórkowym białko wiążące DNA (zwane IFI16) aktywowało STING. IFI16 i STING przekazują sygnał z uszkodzonego DNA, aby zapoczątkować odpowiedź immunologiczną: uszkodzone komórki skóry uwalniają substancje, które ostrzegają bardziej wyspecjalizowane komórki odpornościowe o zagrożeniu. Odpowiedź immunologiczna jest odpowiedzialna za poparzenia słoneczne, gdy komórki skóry zostaną uszkodzone np. przez promieniowanie UV, a dr Unterholzner sądzi, że może także ostrzegać układ odpornościowy przed komórkami nowotworowymi uszkodzonymi przez radio- bądź chemioterapię. „Możliwe, że nasz układ odpornościowy wykorzystuje to ostrzeżenie, aby wykrywać uszkodzone komórki skóry i zapobiegać ich nowotworzeniu”, mówi badaczka. Finansowanie projektu pomogło przeszkolić kilku stypendystów po studiach doktoranckich i absolwentów szkół wyższych, będących nowym pokoleniem naukowców chętnych kontynuować badania w tej złożonej dziedzinie. „To niezwykle ekscytujący pierwszy krok, jednak potrzeba więcej badań, aby ustalić w jaki sposób odkrycie to znajdzie zastosowanie w medycynie, np. w immunoterapii nowotworów”, mówi dr Unterholzner.
Słowa kluczowe
IFNDNA, komórki skóry, uszkodzenia DNA, choroby autoimmunologiczne, nowotwór, STING, IFI16, układ odpornościowy
