Scoperte differenze cruciali nel funzionamento interno delle cellule immunitarie

Dall'esterno, la maggior parte delle cellule immunitarie ha lo stesso aspetto: piccole e sferiche. Tuttavia, i ricercatori guidati da Berend Snijder dell'Istituto di biologia dei sistemi molecolari dell'ETH di Zurigo hanno ora utilizzato metodi sofisticati per dare un'occhiata al loro interno. E hanno scoperto che la struttura - "l'architettura cellulare", secondo le parole di Snijder - delle cosiddette cellule T citotossiche ne determina il destino.

Caratteristiche che determinano il destino

Quando incontrano un agente patogeno, le cellule con invaginazioni nel nucleo si trasformano in potenti cellule effettrici che si moltiplicano rapidamente e uccidono l'agente patogeno. Le loro cellule sorelle con nucleo sferico, invece, sono più tranquille: la loro attivazione richiede più tempo e porta alla formazione di cellule memoria di lunga durata che proteggono l'organismo da nuove infezioni con lo stesso agente patogeno.

Gli scienziati sanno da circa 50 anni che queste due popolazioni di cellule T hanno funzioni diverse. "Finora, tuttavia, non era chiaro quali caratteristiche dovesse avere una cellula T per svilupparsi in una cellula effettrice o in una cellula di memoria dopo l'attivazione", afferma Ben Hale, ricercatore post-dottorando nel gruppo di ricerca di Snijder e primo autore dell'articolo appena pubblicato sulla rivista pagina esternaScienza articolo pubblicato.

Per cercare queste caratteristiche, i ricercatori hanno creato una piattaforma in grado di analizzare automaticamente le immagini al microscopio delle cellule immunitarie. I ricercatori hanno presentato a questa piattaforma migliaia di cellule T provenienti da 24 persone sane che avevano donato volontariamente il loro sangue al Servizio di donazione di sangue di Zurigo della Croce Rossa Svizzera.

Differenze inaspettate

Utilizzando una metodologia basata sull'apprendimento automatico, la piattaforma ha classificato le cellule in tre gruppi diversi. "Avevamo già visto che alcune cellule T hanno la forma di una bottiglia dopo l'attivazione", spiega Snijder. "Ma non ci aspettavamo che anche le cellule rotonde potessero essere divise in due gruppi diversi".

In ulteriori indagini, i ricercatori hanno anche scoperto che le differenze nell'architettura cellulare delle cellule rotonde hanno un significato funzionale. "Le cellule con invaginazioni del nucleo cellulare sono progettate per una rapida attivazione: Entro 24 ore, molte di esse si trasformano in cellule effettrici a forma di fiasco", spiega Hale.

"Inoltre, reagiscono con maggiore forza quando vengono attivate. E si moltiplicano molto più velocemente delle cellule senza invaginazioni", aggiunge Snijder. Insieme al suo team, ha anche decifrato il meccanismo molecolare dell'attivazione più rapida e più forte delle cellule con invaginazioni: "Grazie alla speciale architettura cellulare, possono affluire molti più ioni calcio", dice Snijder.

Conversando con i due ricercatori, appare chiaro che numerose domande attendono ancora una risposta. Per esempio, Snijder e il suo team vogliono scoprire come l'organismo fa sì che circa il 60% delle cellule T citotossiche nel sangue abbia sempre delle invaginazioni, mentre il 35% non ha invaginazioni e il restante 5% è a forma di bottiglia.

Migliorare l'efficacia clinica dei trattamenti

Secondo Snijder e Hale, i loro risultati non sono solo "importanti per la comprensione fondamentale del funzionamento delle nostre cellule immunitarie", ma svolgono anche un ruolo importante nella lotta contro il cancro, ad esempio: "Molti nuovi trattamenti utilizzano le cellule T per uccidere le cellule tumorali", afferma Snijder. "Se in futuro saremo in grado di selezionare e utilizzare in modo specifico questa architettura cellulare, che può essere attivata con maggiore forza, potremmo essere in grado di migliorare l'efficacia clinica di tali trattamenti".