Чтобы убить бактерии в крови, наша иммунная система полагается на наномашины, которые могут открывать смертельные дыры в своих целях. Ученые UCL засняли эти наномашины в действии и обнаружили ключевое узкое место в процессе, помогающем защитить наши собственные клетки.
Исследование, опубликованное в Nature Communications, дает нам лучшее понимание того, как иммунная система убивает бактерии и почему наши собственные клетки остаются неповрежденными. Это может привести к разработке новых методов лечения, которые используют иммунную систему для борьбы с бактериальными инфекциями, и стратегий, которые перенацеливают иммунную систему на действия против других клеток-изгоев в организме.
В более ранних исследованиях ученые представили признаки атаки живых бактерий, показав, что реакция иммунной системы приводит к образованию «пулевых отверстий» в клеточных оболочках бактерий. Отверстия невероятно малы, их диаметр составляет всего 10 нанометров - примерно 1/10 000 ширины человеческого волоса.
В этом исследовании исследователи воспроизвели, как эти смертельные дыры образуются комплексом мембранной атаки (MAC), используя модель бактериальной поверхности. Отслеживая каждый шаг процесса, они обнаружили, что вскоре после того, как каждая дырка начала формироваться, процесс застопорился, предлагая повторение для собственных клеток организма.
«Похоже, что эти наномашины выжидают мгновение, позволяя своей потенциальной жертве вмешаться, если это одна из собственных клеток организма, а не вторгшийся жук, прежде чем нанести смертельный удар», - объяснил доктор Эдвард Парсонс. (Лондонский центр нанотехнологий UCL).
Команда говорит, что процесс приостанавливается, так как для образования отверстия необходимо 18 копий одного и того же белка. Первоначально есть только одна копия, которая встраивается в бактериальную поверхность, после чего другие копии белка встраиваются на место гораздо быстрее.
"Именно вставка первого белка мембраноатакующего комплекса вызывает узкое место в процессе уничтожения. Любопытно, что это совпадает с моментом, когда предотвращается образование дырок в наших собственных здоровых клетках, оставляя их, таким образом, неповрежденными. ", - сказал профессор Барт Хугенбум (UCL Physics & Astronomy).
Чтобы заснять иммунную систему в действии с нанометровым разрешением и частотой кадров в несколько секунд, ученые использовали атомно-силовую микроскопию. Этот тип микроскопии использует сверхтонкую иглу, чтобы ощутить, а не увидеть молекулы на поверхности, как слепой человек, читающий шрифт Брайля. Игла неоднократно сканирует поверхность, чтобы получить изображение, которое обновляется достаточно быстро, чтобы отслеживать, как иммунные белки собираются вместе и врезаются в бактериальную поверхность.
Исследование проводилось под руководством UCL в тесном сотрудничестве с учеными из Имперского колледжа Лондона, Швейцарского федерального технологического института в Лозанне и Университета Лидса.
Работа была любезно профинансирована Исследовательским советом по биотехнологии и биологическим наукам, Советом по медицинским исследованиям, Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам и Европейским Союзом.