Сброс иммунной системы на 500 миллионов лет назад

Единственный фактор способен вернуть иммунную систему мышей в состояние, вероятно, сходное с тем, что было 500 миллионов лет назад, когда появились первые позвоночные.

Учёные из Института иммунобиологии и эпигенетики Макса Планка (MPI-IE) вновь активировали экспрессию древнего гена, который обычно не экспрессируется в иммунной системе млекопитающих, и обнаружили, что у животных развился тимус, похожий на рыбный. К удивлению исследователей, в то время как тимус млекопитающих используется исключительно для созревания T-клеток, "сброшенный" тимус производил не только T-клетки, но и служил местом созревания B-клеток — свойство, обычно наблюдаемое только в тимусе рыб. Эта модель может объяснить, как иммунная система развивалась в ходе эволюции. Исследование опубликовано в Cell Reports.

Адаптивный иммунный ответ уникален для позвоночных. Одним из его ключевых органов является тимус, существующий у всех видов позвоночных. Эпителиальные клетки тимуса контролируют созревание T-клеток, которые позже борются с дегенерированными или инфицированными клетками организма. За развитие таких T-клеток в тимусе млекопитающих отвечает ген FOXN1. Учёные под руководством Томаса Бёма активировали в тимусных эпителиальных клетках мышей эволюционного предка FOXN1, называемого FOXN4. FOXN4 присутствует у всех позвоночных, но, по-видимому, играет роль только в созревании иммунных клеток челюстных рыб, таких как кошачьи акулы и данио-рерио.

"Одновременная экспрессия FOXN4 и FOXN1 у мыши привела к тимусу, который проявлял свойства, как у рыб", — сказал первый автор Джереми Суонн. Вместе с более ранними результатами это говорит о том, что развитие и функция тимусной ткани изначально инициировались FOXN4. Из-за эволюционной дупликации гена, которая привела к FOXN1, в тимусе сначала были активны оба гена, а в итоге — только FOXN1.

К удивлению исследователей, в тимусе мышей развивались не только T-клетки, но и B-клетки. Зрелые B-клетки ответственны за производство антител. У млекопитающих они обычно не созревают в тимусе, а в других органах, например, в костном мозге. "Наши исследования предполагают правдоподобный сценарий перехода от бипотентной лимфопоэтической ткани к лимфоидному органу, поддерживающему в первую очередь развитие T-клеток", — сказал Бём. Поскольку предшественники B- и T-клеток ещё нельзя различить, остаётся неясным, основано ли развитие B-клеток на миграции в тимус предшественников B-клеток или на созревании из общего предшественника T/B-клеток в самом тимусе. Сравнительные исследования часто предполагают, что происхождение конкретного эволюционного новшества должно было произойти у вымершего вида. "Здесь воссоздание и функциональный анализ предполагаемых предковых стадий могут дать важное понимание хода таких изменений", — объяснил Бём подход исследования.