Leyla Büyükdereli
Giriş
Bir hücrenin sırları, bağışıklık hücrelerinin dostu düşmandan ayırt etmesine yardımcı olan on ila yüz binlerce molekülle bezenmiş yüzeyi sayesinde açığa çıkabilir. Bu bazı çıkıntılı moleküller bağışıklık sistemine saldırmak için onu tetikleyen antijenlerdir, fakat moleküler ormanda bireyler arasında sıklıkla çeşitlenen bu antijenleri belirlemek bilim insanları için zor olabilir.
Polly Fordyce tarafından yönetilen Sarafan ChEM-H Scholar Enstitüsünde olan bir Stanford bilim insanları ekibi hangi antijenlerin güçlü bir bağışıklık geri bildirimine yol açacağını belirleyecek olan daha hızlı ve daha kesin bir yöntem geliştirdiler. Onların 5 Eylül’de Nature Methods’da yayınlanan yaklaşımı, bilim insanlarına çok daha etkili kanser immünoterapileri geliştirmeleri için yardımcı olabilir
T hücreleri, bir bağışıklık hücresi sınıfı, vücudu devriye gezerken diğer hücreler üzerinde sürünerek ve sıkışarak ilerler. T hücre reseptörlerini kullanarak peptidleri ve kısa protein parçalarını moleküler olarak okur. Hücre yüzeylerinden yansıyan büyük histokompatibilite (doku uyuşumu) kompleksleri (pMHC’ler) adı verilen daha büyük proteinler içinde beşiğe alınır. Sağlıklı konak hücreleri, bağışıklık reaksiyonunu tetiklememiş bir dizi pMHC sergiler fakat, T hücreleri hastalığa işaret eden peptitleri bir kere algıladıktan sonra, bu yabancı imzaları taşıyan hücreleri bulmak ve öldürmek için aktifleşirler. T hücrelerinin yanlışlıkla konak hücrelerini öldürmemek için bu antijenik peptitleri konak peptitlerden nasıl hassas bir şekilde ayırt ettiğini anlamak uzun zamandır bir sır olarak kalmıştı.
Biyomühendislik ve genetik yardımcı profesörü Fordyce:
Bir T hücresi, hücre yüzeylerinde görüntülenen 10.000 veya 100.000 antijenik olmayan peptit denizi arasında tek bir antijenik peptiti tespit edebilir.
Seçiciliğin anahtarı T hücresinin sürünmesindedir. T hücrelerinin kayması reseptörler ve peptitler arasındaki bağlara gerilim verir ve çoğu durumda bu bağın kopması için ekstra gerilim yeterlidir. Fakat bazen bunun tersi etkiye sahiptir. Moleküler ve hücresel fizyoloji ve yapısal biyoloji profesörü ve çalışmasının eş yazarı Chris Garcia ve diğerleri, çoğu antijenik peptitin kaymaya tepki olarak T hücre reseptörleriyle olan etkileşimlerinin daha güçlü büyüdüğünü çoktan gösterdiler.
Fordyce:
Bu bir tür Çin parmak tuzağı gibi. Reseptör-antijen etkileşimini bir parça çektiğinizde, bağlanma aslında daha uzun sürüyor.
Hücresel Taklitçilik
En iyi antijen-reseptör çiftlerini tanımlamak için, bir peptit ve bir T hücresi arasındaki kayma veya kesme kuvvetinin uygulanması ve T hücresi aktivasyonunun ölçülmesi gerekir. Bu ideal olarak, binlerce kez olası peptit/T hücre reseptörü çiftleri için tekrarlanabilir veriler elde edilmesini gerektirir. Fakat mevcut yöntemler zaman yoğunluğuna sahip ve bir günde yalnızca bir peptit ile yüzlerce T hücrenin ölçülmesine neden olabilir.
Çalışmanın ilk yazarı, doktora sonrası öğrencisi Yinnian Feng takımına 5 saatten daha kısa bir sürede binlerce T hücresiyle etkileşime girebilecek 20 eşsiz peptiti ölçebilecek bir yöntem geliştirdi.
Sarkan peptitlere sahip hücreleri taklit eden basitleştirilmiş bir sistem yapmak için ısınarak genişleyen bir malzemeden küçük küresel yapılar oluşturdular ve yüzeylerine belirli bir peptit ile çivili pMHC’nin birkaç molekülünü bağladılar. Her kürenin üzerine bir T hücresi yerleştirdikten ve reseptörlerin peptitlere bağlanması için yeterince bekledikten sonra küreyi çok yavaşça ısıttılar. Kürenin genişlemesi bağlama noktaları arasındaki mesafeyi artırır ve T hücresinin karşılık gelen gerilmesi vücuttaki hücreler boyunca kaymaya maruz kalacağı kuvveti taklit eder. Ekip bu kuvveti uyguladıktan sonra, T hücrelerinin nasıl aktif olduklarını ölçtüler.
Her biri benzersiz bir renkle etiketlenmiş küreleri kullanarak, paralel bir şekilde ve özgün olan yüzlerce farklı deney yapabilirler ve bu da birden fazla farklı pMHC’nin izlenmesini mümkün kılabilir. Her çalışmadan sonra her bir slayt boyunca döşenen iki resim grubu çektiler: bir set onlara belirli bir kürenin hangi pMHC’de görüntülendiğini, diğer bir set de o kürenin ne kadar etkin olduğunu söylüyordu. Bu resimlere çapraz referans vermek onlara, hangi antijenlerin en güçlü T hücre yanıtlarına yol açtığını söylüyor.
Ekip, tasarılarının bu gösteriminde 21 benzersiz peptit ile birlikte, sonuçlarının bir T hücre reseptörü için bilinen peptitleri etkinleştirdiğini ve etkinleştirmediğini doğruladığı ve daha önce bilinmeyen güçlü T hücre tepkilerine endüklü bir antijeni ortaya çıkardığını gösterdi. Garcia laboratuvarı ile birlikte çalışarak, immünoterapi ile ilgili bir zorluğu da ele almaya başladılar: Laboratuarda antijenlerle en yüksek yakın etkileşimleri oluşturan T hücresi reseptörleri, sıklıkla vücuttaki antijenik olmayan peptitler tarafından da aktive edilir, bu sağlıklı hücrelerin öldürülmesine yol açan tehlikeli bir yan etkidir. Kendi teknolojilerini kullanarak ekip, hedef dışı reaktivite olmadan tümör antijenlerini spesifik olarak tanımak için tasarlanmış T hücresi reseptörlerini karakterize etti. Gelecekteki çalışmalarda, yeni antijenleri ortaya çıkarmak için 1,000’den fazla peptit kütüphanesi oluşturmayı planlıyorlar.
Hızlı olan ve az hücre gerektiren bu yaklaşımın veya optimize edilmiş formunun bir gün kişiye özel immünoapileri iyileştirmek için kullanılabileceğini umuyorlar.
“Bu yaklaşım spesifik spesifik olarak kanser hücrelerini hedef alan T hücrelerini geliştirme çabalarını iyileştirmenin yanı sıra, kanser hücrelerini daha etkili bir şekilde hedeflemek için hangi antijenlerin hastanın kendi T hücrelerini güçlü bir şekilde aktive edebildiğini belirlemeye yardımcı olabilir.” dedi Fordyce.
Fordyce, Stanford Bio-X, SPARK ve Wu Tsai NeuroSciences Enstitüsü’nün üyesidir ve bir Chan Zuccurberg Biohub araştırmacısıdır. Garcia, Stanford Bio-X, Stanford Kanser Enstitüsü, Wu Tsai Nörobilimler Enstitüsü ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü araştırmacı üyesidir. Xiang Zhao ve Adam K. White da makale yazarları arasındadır.
Kaynak: https://phys.org/news/2022-09-method-quickly-accurately-antigens-trigger.html
Görsel Kaynak: https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2022/cell-1.jpg
Editör: Doğa DEMİRBAŞ