Дослідники зі Стенфордського університету виявили незвичайні імунні клітини, які діють як мікроскопічні вибухові заряди. Вони здатні за кілька хвилин знищувати бактерії та чужорідні клітини, після чого повністю зникають.
Відкриття зробили під час вивчення планарій — невеликих прісноводних плоских червів, відомих своєю неймовірною здатністю до регенерації. Ці організми можуть відновлювати втрачені частини тіла й навіть створювати нові особини з окремих фрагментів.
Саме ця унікальна біологія привернула увагу вчених: якщо імунна система планарій змогла ефективно працювати сотні мільйонів років, вона може приховувати механізми, які допоможуть медицині майбутнього.
Новий тип клітин із вибуховою атакою
У дослідженні, опублікованому в журналі Cell, науковці описали раніше невідомий тип імунних клітин і назвали їх ruptoblasts — «клітини розриву» через спосіб їхньої дії. Коли ці клітини отримують певний сигнал, вони буквально вибухають. У процесі, який дослідники назвали руптозисом, клітина за секунди вивільняє речовини, що знищують сусідні небезпечні клітини, а потім сама повністю руйнується.
«Ми не очікували, що клітина може просто вибухнути, як бомба, і вбити клітини навколо себе», — розповів професор біоінженерії Стенфорда Бо Ван.
Імунна система, яка відкидає «чуже»
Дослідниця Чеу Чай вивчала, чи здатні планарії відрізняти власні тканини від тканин інших особин. Для цього вона з’єднувала частини різних червів між собою. Хоча планарії легко відновлюють власні пошкоджені тканини, вони починали активно відкидати чужорідні ділянки. Реакція нагадувала відторгнення трансплантата в людини.
Однак спосіб боротьби виявився абсолютно іншим. Замість поступової імунної атаки організм запускав потужне запалення, під час якого ruptoblasts активувалися та самознищувалися.
Вчені встановили, що важливу роль у цьому процесі відіграє гормон активін. Коли його рівень підвищувався, у тканинах починалося сильне запалення, а спеціальні клітини переходили у режим «самознищення».
Зброя, яка працює швидко і точно
На відміну від багатьох відомих механізмів клітинної смерті, руптозис відбувається надзвичайно швидко. Якщо деякі клітини ссавців можуть поступово руйнуватися протягом годин, ruptoblasts вибухають буквально за кілька хвилин.
Під час експериментів дослідники перевірили дію цих клітин на різних мішенях — бактерії E. coli, клітинах нирок людини та клітинах крові мишей.
У всіх випадках вибух ruptoblasts призводив до знищення сусідніх клітин. При цьому ефект залишався локальним: пошкодження не поширювалося неконтрольовано на навколишні тканини. Саме ця особливість зацікавила вчених. Потужна, але обмежена зона дії може стати основою для нових підходів у боротьбі з інфекціями або раковими клітинами.
Давній механізм, якого немає у людей
Пошуки подібних клітин в інших організмах показали, що ruptoblasts зустрічаються лише у деяких ранніх груп тварин, зокрема плоских червів. На думку дослідників, хребетні могли втратити такий механізм еволюції, оскільки вибухова імунна атака могла б завдати занадто великої шкоди організму. Планарії ж мають величезний запас стовбурових клітин і здатні швидко відновлювати пошкодження.
Це відкриття показує, наскільки різноманітними можуть бути природні стратегії захисту. Тварини, які здаються простими, можуть мати імунні механізми, яких немає навіть у складніших організмів.
Нові можливості для медицини
Вчені наголошують, що поки що рано говорити про практичне застосування відкриття. Проте ruptoblasts можуть допомогти зрозуміти, як створювати нові способи точкового знищення бактерій або пухлин.
Дослідження планарій також нагадує, що природа приховує безліч невивчених рішень. Іноді ключ до майбутніх медичних технологій можна знайти не в складних лабораторних системах, а в маленьких організмах, які мільйони років виживали завдяки власним унікальним механізмам захисту.
