Πώς τα μωρά έχουν ισχυρό ανοσοποιητικό σύστημα πολύ πριν γεννηθούν

Δημιουργώντας τον πρώτο άτλαντα του αναπτυσσόμενου ανθρώπινου θύμου αδένα, ενός ζωτικού οργάνου που εκπαιδεύει τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος για την προστασία από τις λοιμώξεις και τον καρκίνο, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα θεμέλια για τη δια βίου ανοσία δημιουργούνται νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε μέχρι σήμερα.

Υπενθυμίζεται ότι η γενική πεποίθηση που επικρατεί σήμερα, είναι ότι το μωρό παίρνει αντισώματα με το θηλασμό και αργότερα στη ζωή του ο οργανισμός του εκπαιδεύεται να παράγει τα δικά του.

Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Wellcome Sanger της Βρετανίας και οι συνεργάτες τους από το Πανεπιστήμιο της Γάνδης του Βελγίου, στο Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργιών και Λοιμωδών Νοσημάτων του Εθνικού Ινστιτούτου Υγείας και άλλοι, αποκάλυψαν βασικές διαφορές στην ανάπτυξη των ανοσοποιητικών κυττάρων.

Η μελέτη, που δημοσιεύεται στις 20 Νοεμβρίου στην επιστημονική επιθεώρηση Nature, αποτελεί μέρος της διεθνούς πρωτοβουλίας Human Cell Atlas (HCA) για τη χαρτογράφηση κάθε τύπου κυττάρου στο ανθρώπινο σώμα.

Το ανοσοποιητικό σύστημα προστατεύει τον οργανισμό από τις λοιμώξεις και τον καρκίνο με τη βοήθεια διαφόρων τύπων Τ-κυττάρων, ενός τύπου λευκών αιμοσφαιρίων.

Τα Τ-κύτταρα πρέπει πρώτα να εκπαιδευτούν ώστε να αναγνωρίζουν τις απειλές χωρίς να επιτίθενται στα υγιή κύτταρα του ίδιου του οργανισμού.

Ο θύμος αδένας, ένα μικρό όργανο πίσω από το στέρνο, όπου λαμβάνει χώρα αυτή η κρίσιμη εκπαίδευση των Τ-κυττάρων. Επίσης, ο αδένας αυτός καταστρέφεται μετά την ενηλικίωση.

Όταν ο θύμος δυσλειτουργεί, μπορεί να οδηγήσει σε εξασθενημένη ανοσία ή αυτοάνοσα νοσήματα, όπου το σώμα επιτίθεται λανθασμένα στον εαυτό του, οδηγώντας σε καταστάσεις όπως ο διαβήτης τύπου 1 ή η ρευματοειδής αρθρίτιδα.

Στη νέα μελέτη, ερευνητές παρακολούθησαν την ανάπτυξη του θύμου και των Τ-κυττάρων σε δείγματα που κυμαίνονταν από έντεκα εβδομάδες μετά τη σύλληψη, έως την ηλικία των 3 ετών χρησιμοποιώντας αλληλουχία μεμονωμένων κυττάρων και προηγμένες τεχνικές χωρικής χαρτογράφησης.

Ανακάλυψαν ότι η βασική δομή και λειτουργία του οργάνου εγκαθιδρύεται ήδη από τις δώδεκα εβδομάδες μετά τη σύλληψη, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι παράγοντες της πρώιμης εγκυμοσύνης μπορεί να έχουν βαθύτερο αντίκτυπο στη δια βίου λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος από ό,τι είχε γνωρίζαμε μέχρι σήμερα.

Η ομάδα αποκάλυψε βασικές διαφορές στην ανάπτυξη διαφόρων τύπων Τ-κυττάρων, καθώς κάποια από αυτά βοηθούν στην ενορχήστρωση των ανοσολογικών αποκρίσεων κατευθύνοντας άλλα ανοσοκύτταρα και άλλα επιτίθενται άμεσα σε μολυσμένα ή καρκινικά κύτταρα.

Η κατανόηση αυτού του μηχανισμού θα μπορούσε να δώσει πληροφορίες για νέες θεραπείες μέσω των  Τ-κυττάρων που ενισχύουν επιλεκτικά την ανοσία για θεραπείες του καρκίνου ή την καταστέλλουν για αυτοάνοσες παθήσεις και μεταμοσχεύσεις.

Οι γνώσεις που αποκτήθηκαν από τη μελέτη του τρόπου με τον οποίο τα δείγματα του θύμου αδένα αλλάζουν πριν και μετά τη γέννηση, θα μπορούσαν, επίσης, να βοηθήσουν τους ερευνητές στο μέλλον, ώστε να δημιουργήσουν έναν τεχνητό θύμο, το πρώτο βήμα για να μπορέσουν να δημιουργήσουν θεραπευτικά ανοσοποιητικά κύτταρα για ηλικιωμένους ενήλικες ή άτομα με εξασθενημένο ανοσοποιητικό σύστημα.

Ο Δρ Nadav Yayon, ένας από τους βασικούς συγγραφείς της μελέτης, ο οποίος εργαζόταν στο Wellcome Sanger Institute και στο EMBL-EBI και τώρα εδρεύει στο Cambridge Stem Cell Institute του Πανεπιστημίου του Cambridge, δήλωσε ότι «ο θύμος είναι μοναδικά κρίσιμος για τη δημιουργία της δια βίου ανοσίας, αλλά μέχρι τώρα, η σύγκριση των διαφορετικών αναπτυξιακών σταδίων του ήταν σχεδόν αδύνατη, καθώς εμφανίζονταν σαν εντελώς διαφορετικά όργανα. Το OrganAxis μας επιτρέπει να ενσωματώσουμε διαφορετικά σύνολα χωρικών δεδομένων για να αποκαλύψουμε κρυφές ιδιότητες που περνούν απαρατήρητες όταν εξετάζονται μεμονωμένα. Χρησιμοποιώντας δομές-κλειδιά ως σημεία αναφοράς, όπως ένας πεζός χρησιμοποιεί ορόσημα για να πλοηγηθεί, βλέπουμε τώρα πώς σχηματίζονται οι δομές από νωρίς, επιτρέποντάς μας να παρακολουθούμε την εκπαίδευση των Τ-κυττάρων με την πάροδο του χρόνου».

Η Δρ Veronika Kedlian, επίσης από τους βασικούς συγγραφείς της μελέτης από το Cambridge Stem Cell Institute του Πανεπιστημίου του Cambridge, δήλωσε ότι «ο άτλαντάς μας για την υγιή ανάπτυξη του θύμου θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες στρατηγικές για την ενίσχυση της ανοσίας, ιδίως σε ηλικιωμένους ενήλικες ή σε άτομα με ανεπάρκεια του θύμου. Εφαρμόζουμε ήδη αυτόν τον πόρο για να μελετήσουμε τις μεταβολές του ανοσοποιητικού συστήματος που σχετίζονται με την ηλικία και καταστάσεις όπως το σύνδρομο DiGeorge, όπου τα παιδιά γεννιούνται χωρίς λειτουργικό θύμο και είναι ιδιαίτερα ευάλωτα στις λοιμώξεις».