Khám phá một tín hiệu chưa từng được biết đến của hệ miễn dịch
- Thứ hai - 09/03/2020 14:23
- In ra
- Đóng cửa sổ này
Các nhà khoa học giờ đây đã có thể giải thích cơ chế một tế bào bị tấn công bởi vi khuẩn hay virus báo động cho những tế bào lân cận để chúng nhanh chóng phản ứng...
Khám phá một tín hiệu chưa từng được biết đến của hệ miễn dịch
(Ngày 26 tháng 02, năm 2019, Đại học Aarhus)
Các nhà khoa học giờ đây đã có thể giải thích cơ chế một tế bào bị tấn công bởi vi khuẩn hay virus báo động cho những tế bào lân cận để chúng nhanh chóng phản ứng.
"Chúng tôi đã thành công trong việc tìm và mô tả một dạng thông tin vừa nhanh và hiệu quả được gửi đến các tế bào ở xung quanh rằng có điều gì đó không ổn và những tế bào cần phải cùng hợp lực chống lại những sinh vật ngoại lai," Giáo sư Søren Riis Paludan ở Khoa Y sinh tại Đại học Aarhus, Đan Mạch nói.
Ông đã công bố kết quả này trên tạp chí Nature Microbiology cùng với trợ lý giáo sư Ramya Nandakumar và một nhóm các cộng sự từ Aarhus, Áo, Pháp, Thụy Sỹ và Đức.
"Nghiên cứu đã giúp giải thích cách thức một sinh vật gửi tín hiệu báo động ra xung quanh tức thì và hiệu quả, và giờ đây khi đã có hiểu biết về cơ chế này, chúng ta có thể tiếp tục tìm hiểu khi nào là thời điểm thuận lợi để phát tín hiệu nhằm ngăn chặn sự lây nhiễm, và ngược lại, đâu là lúc cần để chặn tín hiệu để ngăn chặn các bệnh tự miễn," Ramya Nandakumar hy vọng.
Các khám phá này nằm trong hướng nghiên cứu trong nhiều năm của GS. Søren Paludan tìm hiểu về cách hệ miễn dịch phát hiện tình trạng cơ thể bị xâm nhiễm để nhanh chóng có phản ứng bảo vệ tức thì. Đây cũng là lĩnh vực ông đã theo đuổi và định hình nên hướng nghiên cứu từ sau khi tốt nghiệp tiến sỹ cho đến nay – với tham vọng lập ra bản đồ đáp ứng của các tế bào của hệ miễn dịch tự nhiên khi bị lây nhiễm.
"Theo những hiểu biết của tôi, khả năng nhận diện các vi sinh vật của hệ miễn dịch là một trong những vấn đề nền tảng nhất trong ngành sinh học, và mặc dù đã qua hơn một thế kỷ nghiên cứu, chúng ta vẫn chưa hoàn toàn hiểu hết được nó," GS. Søren Paludan nói.
"Sự thật về việc cơ thể chúng ta có khả năng liên tục phơi nhiễm với các vi sinh vật bên ngoài như virus và vi khuẩn đã là một sự thú vị, vì phần lớn các bằng chứng cho thấy cơ thể chúng ta có thể phân biệt giữa sinh vật ngoại lại với những thứ thuộc về cơ thể. Điều này rất quan trọng cho hệ miễn dịch chống lại các vi sinh vật bên ngoài mà không tấn công cơ thể vật chủ," GS. Søren Paludan nói thêm.
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã cho các tế bào động vật phơi nhiễm với vi khuẩn listeria, tác nhân gây ra các chứng nhiễm trùng thực phẩm nghiêm trọng gọi là Listeriosis.
Trong thí nghiệm in vitro, các nhà khoa học đã phát hiện ra cách các vi khuẩn listeria xâm nhập vào tế bào, bắt đầu bằng việc đưa vào một lượng nhỏ DNA. Các DNA này sau đó được chuyển đến vùng tế bào chất bao xung quanh nhân tế bào. Tại đây, protein cGAS phát hiện ra DNA ngoại lai, cùng với STING - một protein tín hiệu, chúng gửi các tín hiệu cảnh báo đến tế bào.
Tín hiệu mới được khám phá mang tên protein MVB12b, có vai trò đóng gói và vận chuyển các đoạn DNA trong các exosomes có cấu trúc tương tự như các bong bóng xà phòng. Sau đó chúng được gửi tới các tế bào lân cận, ở đây các nhà khoa học ghi nhận những đáp ứng phòng vệ bắt đầu ngay cả trước khi tế bào bị lây nhiễm – bằng một loại protein vận chuyển vẫn chưa được biết đến. Kiến thức này rất quan trọng trong việc hiểu rõ, chẩn đoán và điều trị các bệnh truyền nhiễm.
"Điều này mở ra một cơ hội để thay đổi tín hiệu nhằm chống lại tác nhân gây bệnh nhanh hơn, và do đó ngăn chặn sự lây nhiễm," GS. Søren Paludan nói.
Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu cũng làm thí nghiệm “tắt” tín hiệu được truyền đi. Thí nghiệm được tiến hành trên chuột bị nhiễm listeria cùng lúc với thí nghiệm quan sát tác động của việc ngăn exosome truyền tín hiệu giữa các tế bào với nhau.
"Khi chúng tôi tiến hành thí nghiệm này trên chuột, kết quả cho thấy tín hiệu miễn dịch rất khó được phát tán nhanh chóng và tín hiệu cảnh báo gửi đến mô cần được bao vệ cũng bị chậm trễ. Điều này khá triển vọng cho nghiên cứu các bệnh tự miễn như lupus, kéo theo chứng đau khớp, phát ban và suy thận," GS. Søren Paludan nói.
Ông giải thích rằng các bệnh tự miễn có đặc điểm chung là nhân tế bào thải các đoạn DNA ngắn vào tế bào chất, hoặc các tế bào gặp khó khăn trong việc phân cắt DNA từ các tế bào chết. Do đó DNA bị tích tụ trong tế bào chất mà không có bất kỳ sự xâm nhiễm của vi khuẩn hay virus nào.
"Tại đây, hệ miễn dịch của tế bào bắt đầu chống lại chính bản thân chúng thay vì những sinh vật ngoại lai, và câu hỏi đặt ra là liệu có thể ngăn cản cơ chế truyền thông tin mà chúng ta vừa biết và lập bản đồ chúng cùng với những bệnh tự miễn hay không. Ví dụ, việc chặn tín hiệu STING có hiệu quả chống lại bệnh tự miễn như lupus ra sao," GS. Søren Paludan nói.
Các vi khuẩn và virus liên tục tấn công vào cơ thể chúng ta, một số chúng xâm nhập được vào trong các tế bào, nơi những phân tử đặc trưng của các vi sinh này, ví dụ như DNA ngoại lại, được phát hiện như là một chỉ thị của sự lây nhiễm. Khi điều này xảy ra, các tế bào của hệ miễn dịch tăng lên đột biến và chống lại sự lây nhiễm, sau đó chúng ta sẽ khỏi bệnh.
Nhưng ở trường hợp các bệnh tự miễn, cơ thể phản ứng giống hệt như trên, nhưng hoạt động của chúng không được kích hoạt bởi sự nhiễm khuẩn, mà bởi các thông tin bị hiểu “sai lệch” như là vật ngoại lai, thực chất là DNA của chính vật chủ. Những phản ứng miễn dịch này tồn tại lâu dài khiến chúng ta bị mắc bệnh mãn tính.
Nguồn: https://phys.org/news/2019-02-immune-unknown-messenger.html
(Ngày 26 tháng 02, năm 2019, Đại học Aarhus)
Các nhà khoa học giờ đây đã có thể giải thích cơ chế một tế bào bị tấn công bởi vi khuẩn hay virus báo động cho những tế bào lân cận để chúng nhanh chóng phản ứng.
"Chúng tôi đã thành công trong việc tìm và mô tả một dạng thông tin vừa nhanh và hiệu quả được gửi đến các tế bào ở xung quanh rằng có điều gì đó không ổn và những tế bào cần phải cùng hợp lực chống lại những sinh vật ngoại lai," Giáo sư Søren Riis Paludan ở Khoa Y sinh tại Đại học Aarhus, Đan Mạch nói.
Ông đã công bố kết quả này trên tạp chí Nature Microbiology cùng với trợ lý giáo sư Ramya Nandakumar và một nhóm các cộng sự từ Aarhus, Áo, Pháp, Thụy Sỹ và Đức.
"Nghiên cứu đã giúp giải thích cách thức một sinh vật gửi tín hiệu báo động ra xung quanh tức thì và hiệu quả, và giờ đây khi đã có hiểu biết về cơ chế này, chúng ta có thể tiếp tục tìm hiểu khi nào là thời điểm thuận lợi để phát tín hiệu nhằm ngăn chặn sự lây nhiễm, và ngược lại, đâu là lúc cần để chặn tín hiệu để ngăn chặn các bệnh tự miễn," Ramya Nandakumar hy vọng.
Các khám phá này nằm trong hướng nghiên cứu trong nhiều năm của GS. Søren Paludan tìm hiểu về cách hệ miễn dịch phát hiện tình trạng cơ thể bị xâm nhiễm để nhanh chóng có phản ứng bảo vệ tức thì. Đây cũng là lĩnh vực ông đã theo đuổi và định hình nên hướng nghiên cứu từ sau khi tốt nghiệp tiến sỹ cho đến nay – với tham vọng lập ra bản đồ đáp ứng của các tế bào của hệ miễn dịch tự nhiên khi bị lây nhiễm.
"Theo những hiểu biết của tôi, khả năng nhận diện các vi sinh vật của hệ miễn dịch là một trong những vấn đề nền tảng nhất trong ngành sinh học, và mặc dù đã qua hơn một thế kỷ nghiên cứu, chúng ta vẫn chưa hoàn toàn hiểu hết được nó," GS. Søren Paludan nói.
"Sự thật về việc cơ thể chúng ta có khả năng liên tục phơi nhiễm với các vi sinh vật bên ngoài như virus và vi khuẩn đã là một sự thú vị, vì phần lớn các bằng chứng cho thấy cơ thể chúng ta có thể phân biệt giữa sinh vật ngoại lại với những thứ thuộc về cơ thể. Điều này rất quan trọng cho hệ miễn dịch chống lại các vi sinh vật bên ngoài mà không tấn công cơ thể vật chủ," GS. Søren Paludan nói thêm.
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã cho các tế bào động vật phơi nhiễm với vi khuẩn listeria, tác nhân gây ra các chứng nhiễm trùng thực phẩm nghiêm trọng gọi là Listeriosis.
Trong thí nghiệm in vitro, các nhà khoa học đã phát hiện ra cách các vi khuẩn listeria xâm nhập vào tế bào, bắt đầu bằng việc đưa vào một lượng nhỏ DNA. Các DNA này sau đó được chuyển đến vùng tế bào chất bao xung quanh nhân tế bào. Tại đây, protein cGAS phát hiện ra DNA ngoại lai, cùng với STING - một protein tín hiệu, chúng gửi các tín hiệu cảnh báo đến tế bào.
Tín hiệu mới được khám phá mang tên protein MVB12b, có vai trò đóng gói và vận chuyển các đoạn DNA trong các exosomes có cấu trúc tương tự như các bong bóng xà phòng. Sau đó chúng được gửi tới các tế bào lân cận, ở đây các nhà khoa học ghi nhận những đáp ứng phòng vệ bắt đầu ngay cả trước khi tế bào bị lây nhiễm – bằng một loại protein vận chuyển vẫn chưa được biết đến. Kiến thức này rất quan trọng trong việc hiểu rõ, chẩn đoán và điều trị các bệnh truyền nhiễm.
"Điều này mở ra một cơ hội để thay đổi tín hiệu nhằm chống lại tác nhân gây bệnh nhanh hơn, và do đó ngăn chặn sự lây nhiễm," GS. Søren Paludan nói.
Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên cứu cũng làm thí nghiệm “tắt” tín hiệu được truyền đi. Thí nghiệm được tiến hành trên chuột bị nhiễm listeria cùng lúc với thí nghiệm quan sát tác động của việc ngăn exosome truyền tín hiệu giữa các tế bào với nhau.
"Khi chúng tôi tiến hành thí nghiệm này trên chuột, kết quả cho thấy tín hiệu miễn dịch rất khó được phát tán nhanh chóng và tín hiệu cảnh báo gửi đến mô cần được bao vệ cũng bị chậm trễ. Điều này khá triển vọng cho nghiên cứu các bệnh tự miễn như lupus, kéo theo chứng đau khớp, phát ban và suy thận," GS. Søren Paludan nói.
Ông giải thích rằng các bệnh tự miễn có đặc điểm chung là nhân tế bào thải các đoạn DNA ngắn vào tế bào chất, hoặc các tế bào gặp khó khăn trong việc phân cắt DNA từ các tế bào chết. Do đó DNA bị tích tụ trong tế bào chất mà không có bất kỳ sự xâm nhiễm của vi khuẩn hay virus nào.
"Tại đây, hệ miễn dịch của tế bào bắt đầu chống lại chính bản thân chúng thay vì những sinh vật ngoại lai, và câu hỏi đặt ra là liệu có thể ngăn cản cơ chế truyền thông tin mà chúng ta vừa biết và lập bản đồ chúng cùng với những bệnh tự miễn hay không. Ví dụ, việc chặn tín hiệu STING có hiệu quả chống lại bệnh tự miễn như lupus ra sao," GS. Søren Paludan nói.
Các vi khuẩn và virus liên tục tấn công vào cơ thể chúng ta, một số chúng xâm nhập được vào trong các tế bào, nơi những phân tử đặc trưng của các vi sinh này, ví dụ như DNA ngoại lại, được phát hiện như là một chỉ thị của sự lây nhiễm. Khi điều này xảy ra, các tế bào của hệ miễn dịch tăng lên đột biến và chống lại sự lây nhiễm, sau đó chúng ta sẽ khỏi bệnh.
Nhưng ở trường hợp các bệnh tự miễn, cơ thể phản ứng giống hệt như trên, nhưng hoạt động của chúng không được kích hoạt bởi sự nhiễm khuẩn, mà bởi các thông tin bị hiểu “sai lệch” như là vật ngoại lai, thực chất là DNA của chính vật chủ. Những phản ứng miễn dịch này tồn tại lâu dài khiến chúng ta bị mắc bệnh mãn tính.
Nguồn: https://phys.org/news/2019-02-immune-unknown-messenger.html