Ближе к пониманию того, как иммунные клетки атакуют и лечат

Макрофаги — иммунные клетки, которые одновременно борются с инфекциями и восстанавливают нанесённый ими ущерб, — часто делят на две категории: те, что усиливают воспаление (известные как «M1») для атаки, и те, что уменьшают воспаление, чтобы начать процесс заживления («M2»).

Исследователи из лаборатории Кэтрин Миллер-Дженсен, доцента биомедицинской инженерии и молекулярной, клеточной биологии и биологии развития, использовали секвенирование РНК единичных клеток, чтобы детальнее изучить, как индивидуальные макрофаги реагируют на разные стимулы. Они обнаружили, что, хотя эти клетки, как правило, многозадачны, некоторые из них более склонны реагировать на определённые сигналы, чем другие. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Парадигма M1–M2 помогла учёным понять врождённый иммунный ответ. Однако исследователи давно подозревали, что in vivo макрофаги более гибки, чем предполагает эта двухкатегориальная система — то есть клетка может быть как атакующей, так и «целителем» в зависимости от обстоятельств. Но что делают отдельные макрофаги, когда сталкиваются с сигналами M1 и M2 одновременно в контролируемой среде, например, в чашке для культивирования тканей?

«Никто на это не смотрел, и мы решили попробовать с секвенированием единичных клеток», — сказала Миллер-Дженсен. Это позволило её лаборатории получить гораздо более детальную картину реакции макрофагов на стимуляцию как воспалительными, так и разрешающими сигналами. Они обнаружили большую вариабельность, включая подмножество клеток, которые, по-видимому, реагируют только на один из двух сигналов в отношении определённых ключевых функций, таких как секреция.

«Стимулы — это сигналы окружающей среды, но мы думаем, что может существовать некоторая вариабельность в регуляторной сети внутри клеток, которая позволяет некоторым из них сильнее реагировать на один сигнал, чем на другой, в любой момент времени», — пояснила Миллер-Дженсен.

Это важный шаг к лучшему пониманию различных типов макрофагов.

«Это может помочь нам определить, как макрофаги существуют в разных состояниях в опухоли, незаживающих ранах и других патологических средах. Если бы у нас было более глубокое понимание того, какие подмножества существуют, мы могли бы лучше понять, как нацеливаться на них или регулировать их», — отметила она.

Исследователи указывают, что разнообразные реакции на противоположные сигналы могут позволять макрофагам легче адаптироваться к меняющимся условиям, а также быстро переключаться из режима атаки на восстановление тканей.

«Возможно, им нужно реагировать на множество сигналов одновременно, поэтому некоторые макрофаги могут быть готовы ответить и стать атакующими. Когда они видят оба этих сигнала одновременно, важно, чтобы хотя бы некоторые из этих клеток секретировали необходимое — но, возможно, не все, потому что некоторым, возможно, нужно делать что-то ещё», — сказала она.

Миллер-Дженсен также отметила, что технология секвенирования РНК единичных клеток и устройство для анализа секреции единичных клеток, изобретённое профессором Ронгом Фаном, также работающим в области биомедицинской инженерии, сыграли критическую роль в получении этих новаторских наблюдений.