Những phát hiện mới về cách mà hệ miễn dịch phát hiện những kẻ xâm nhập

Những phát hiện mới về cách mà hệ miễn dịch phát hiện những kẻ xâm nhập

Trong bức ảnh, một thụ thể tế bào T nằm ở phía dưới, và phức hợp tương thích mô chính nằm ở phía trên, những kháng nguyên được tô màu vàng nằm ở giữa. Hình ảnh mô phỏng này cho phép bác sĩ Wonmuk Hwang phân tích được phản ứng của phức hợp dưới tác động của tải trọng cơ học. Nguồn: Bác sĩ Wonmuk Hwang, Texas A&M University College of Engineering

Nghiên cứu được dẫn đầu bởi bác sĩ Wonmuk Hwang đã giúp cho mọi người hiểu rõ hơn về cách mà các thành phần của hệ miễn dịch trong cơ thể người tìm ra những tế bào xâm nhập hoặc những tế bào bị tổn thương, điều này có thể giúp tạo ra những phương pháp điều trị mới trong điều trị bệnh do virus gây ra và bệnh ung thư.

Hwang, Phó giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Y sinh tại Đại học Texas A&M đã viết về điều này trong một bài báo được phát hành gần đây trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.

Khi virus đi vào cơ thể, hệ miễn dịch bắt đầu hoạt động để tìm kiếm và phá hủy chúng. Các tế bào T là một trong những thành phần của hệ miễn dịch, và các tế bào T sẽ phát hiện ra các virus ẩn trốn trong tế bào chủ, đóng vai trò như một tuyến phòng thủ cuối cùng chống lại các kháng nguyên hoặc dị vật. Các tế bào T thăm dò phần bề mặt của các tế bào khác, kiểm tra các thành phần được lấy từ bên trong tế bào và được trình bày ra bởi các phân tử phức hợp tương thích mô chính (MHC- major histocompatibility complex) trên bề mặt của tế bào.

"Vấn đề là có hàng trăm nghìn phân tử MHC hiển thị Peptides, và chỉ một số ít là từ những tế bào xâm nhập," Hwang phát biểu."Phần còn lại của chúng chỉ là những sản phẩm bình thường của quá trình trao đổi chất ở tế bào, điều đó có nghĩa là các tế bào T cần phải mò kim đáy bể."

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra tế bào T gia tăng khả năng phát hiện tế bào xâm nhập một cách cơ học như sau: khi tế bào T thăm dò bề mặt tế bào, có một lực tiếp xúc tự nhiên được tạo ra. Nếu các tế bào bị nhiễm kháng nguyên, lực tác động dẫn tới hình thành liên kết giữa thụ thể tế bào T (TCRs:T-cell receptors) với các phân tử MHC, liên kết dần được trở nên mạnh mẽ hơn. Sự kết nối này sẽ không xảy ra nếu giữa thụ thể tế bào T và các phân tử MHC không mang loại kháng nguyên cụ thể nào.

Tuy nhiên, hầu như không thể quan sát được mối liên kết đó trong thực nghiệm chi tiết các nguyên tử nên Hwang đã phát triển một loại máy tính mô phỏng có khả năng trình bày và phân tích một cách chân thật nhất mối liên kết giữa các thụ thể tế bào T với các phân tử MHC khi có lực tác dụng.

"Chỉ có hình ảnh mô phỏng mới có thể nhìn thấy và phân tích chuyển động của phân tử dưới tác động của tải trọng. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm không có đủ độ phân giải," Hwang đã nói. "Cấu trúc của nguyên tử protein được xác định bằng thực nghiệm là những bức ảnh tĩnh, nhưng khi phân tử di chuyển, cơ bản là bạn không có cách nào để nhìn thấy được chuyển động đó."

Điều mà Hwang phát hiện được chính là cách chuyển động giữa những phần của thụ thể tế bào T nhằm kiểm soát mối liên kết của chúng với các phân tử MHC. Khi tác dụng lực, chỉ khi phân tử MHC đã bắt gặp phải kháng nguyên, sự chuyển động đó sẽ bị triệt tiêu, do đó mà toàn bộ phức hợp trở nên ổn định. Những trường hợp khác từ chối liên kết với TCR và do đó mà sự chuyển động liên tiếp giữa cả hai sẽ dẫn tới việc ngắt kết nối giữa chúng. Nó giống như là hệ thống mở khóa, trong đó ổ khóa và chìa khóa liên tục thay đổi hình dạng, chỉ khi ổ và chìa khớp với nhau và dưới một lực tác động phù hợp thì các phân tử mới có thể từ chối liên kết.

Hwang cho rằng kiến thức về những phần nào của phân tử phản ứng lại dưới tác động lực có thể giúp ích cho việc biến đổi tế bào T trong các mục đích nhất định. Ngoài việc chống nhiễm trùng, các TCRs còn là một ngôi sao sáng giá trong chữa trị bệnh ung thư.

"Nếu bạn có thể huấn luyện tế bào T để quan sát những kháng nguyên ung thư thì việc đó sẽ là một liệu pháp điều trị cực kỳ đặc biệt," Hwang nói. "Phương pháp hóa trị tiêu diệt hết tất cả các tế bào. Nhưng đối với các tế bào T, bạn có thể huấn luyện chúng và sử dụng chúng trong việc nhận ra tế bào ung thư với độ chính xác cao."

Hwang nói rằng bước tiếp theo anh ấy sẽ thực hiện là tiến hành nghiên cứu xem điều gì chung và điều gì gắn liền với hệ thống thụ thể tế bào T cụ thể.

"Để thấy rằng nguyên tắc này áp dụng như thế nào với các thụ thể tế bào T khác nhau, tôi sẽ mở rộng những phát hiện ban đầu này," Hwang nói. "Đây là nghiên cứu đầu tiên tìm ra cơ chế hoạt động của thụ thể tế bào T dưới tác động của lực."

Các câu hỏi liên quan