Piše Brin Najžer
Okolje v katerem živimo je pravzaprav izjemno nevarno. V vsakem trenutku smo izpostavljeni patogenim mikroorganizmom kot so bakterije, virusi, glivice in paraziti. Da bi preživeli, so skoraj vsi živi organizmi na zemlji razvili sistem obrambe, ki ga imenujemo prirojeni ali nespecifični imunski sistem.
Pri višje razvitih vretenčarjih, vključno z ljudmi, se je kasneje pojavil tudi nadgrajeni imunski sistem, ki ga imenujemo pridobljeni ali specifični. Znanstveniki so sestavne dele imunskega sistema odkrili postopoma v teku 20. stoletja in mnogi izmed njih so za svoja odkritja prejeli Nobelove nagrade. Toda kljub poznavanju elementov sistema, niso vedeli, kaj imunski sistem aktivira, da se odzove na vdor nevarnih mikroorganizmov. Na to vprašanje se odgovorili prejemniki Nobelove nagrade za medicino in fiziologijo za leto 2011 Bruce A. Beutler, Jules A. Hoffmann in Ralph M. Steinman.
Prirojeni imunski sistem predstavlja prvo obrambno črto živih organizmov s tem, da omogoča uničenje širokega spektra mikroorganizmov in sproža vnetja, ki pripomorejo k zaustavitvi nadaljnjega vdora v organizem. Če prirojeni imunski sistem ne zadostuje, se v višjih organizmih aktivira pridobljeni imunski sistem. Slednji s pomočjo Limfocitov T in B proizvede bolj specifična protitelesa in celice ubijalke, ki uničijo nezaželene mikroorganizme. Pridobljeni imunski sistem vsebuje tudi spominske celice, ki tvorijo imunološki spomin, s pomočjo katerega se organizem hitreje odzove na ponoven vdor istega mikroorganizma. Obe obliki imunskega sistema tako tvorita kompleksen sistem zaščite, a lahko predstavljata tudi nevarnost, saj se lahko odzoveta na napačne celice ali se odzoveta preveč agresivno, kar lahko pripelje do avto imunih obolenj ali hudih vnetij. Boljše poznavanje načina aktivacije imunskega sistema lahko pripomore k preprečevanju ali zdravljenju takšnih obolenj, in to je bil eden izmed skupnih motivov, ki so prejemnike Nobelove nagrade spodbujali v njihovih raziskavah.
Jules Hoffmann se je v 90. letih ukvarjal z vprašanjem, kako se vinske mušice odzivajo na okužbe. Pri svojem delu so Hoffmann in njegovi sodelavci uporabljali tudi mušice, ki so imele mutacije na različnih genih, tudi na genu Toll, ki igra pomembno vlogo pri razvoju zarodka. Ko so mušice okužili z bakterijami ali glivicami so tiste, ki so imele mutacije na tem genu, poginile ker njihova primarna obramba ni delovala. S svojimi raziskavami je leta 1996 prišel do zaključka, da je produkt gena Toll vpleten v zaznavanje patogenih mikroorganizmov in je da aktivacija tega gena nujno potrebna za uspešen imunski odziv.
Slika: Jules A. Hoffmann (vir slike: © Nobel Prize 2011, press conference with the laureates of the Nobel prize in Physiology or Medicine)
Bruce Beutler se je medtem skoraj sočasno ukvarjal z iskanjem receptorja, ki bi se lahko vezal z lipopolisaharidom (LPS), ki se tvori v steni nekaterih baterij in lahko povzroči septični šok, če se sprosti v kri v zadostni količini. Leta 1998 so Beutler in njegova ekipa odkrili, da so pri miših, ki so bile imune na LPS, prisotne mutacije na genu, ki je zelo podoben genu Toll v vinskih mušicah. Z nadaljnjimi raziskavami so ugotovili, da je receptor, ki so ga poimenovali Tollu podoben receptor (TPR), prav tisti, na katerega se veže LPS in pri tem aktivira signale, ki sprožijo vnetje in, pri veliki količini LPS, septični šok. S temi odkritji so Beutler in njegova ekipa ne le izboljšali poznavanje prirojenega imunskega sistema, ampak so odkrili, da sesalci in vinske mušice uporabljajo podobne molekule za aktiviranje prirojenega imunskega sistema.
Slika: Bruce A. Beutler (© https://www.britannica.com/biography/Bruce-Beutler)
Hoffmannova in Beutlerjeva odkritja aktivatorjev prirojenega imunskega sistema so sprožila val nadaljnjih raziskav na tem področju. Do sedaj so različni znanstveniki odkrili okoli 12 različnih toličnih, to je Tollu-podobnih receptorjev pri miših in ljudeh. Vsak od njih je specializiran za določene tipe molekul, ki se pogosto pojavljajo v raznih mikroorganizmih, in s tem omogočajo grobo prepoznavanje le-teh pri vdorih v organizem. S poznavanjem teh receptorjev se je izboljšalo tudi razumevanje kroničnih vnetnih bolezni, ki jih povzročajo genetske mutacije ali napake na njih.
Ralph Steinman se je, za razliko od ostalih dveh nagrajencev, posvečal raziskovanju pridobljenega imunskega sistema. Leta 1973 je odkril novo vrsto celice, ki jo je poimenoval dendritična celica. Domneval je, da dendritične celice igrajo pomembno vlogo v imunskem sistem in je oblikoval poskus, s katerim je skušal ugotoviti, ali dendritične celice lahko aktivirajo limfocite T, ki igrajo ključno vlogo pri imunskem spominu. S poskusi na celičnih kulturah je pokazal, da prisotnost dendritičnih celic povzroči bistveno večji odziv limfocitov T na prisotnost ogrožajočih substanc. Kljub temu, da je bilo njegovo odkritje sprva sprejeto z veliko dvoma, je z nadaljnjimi raziskavami dokazal, da imajo dendritične celice edinstveno zmožnost aktiviranja limfocitov T. Po tem odkritju so Steinman, in tudi drugi raziskovalci, kasneje odkrili tudi mehanizem, preko katerega se imunski sistem odloči, kako se bo odzval na različne grožnje. Signale, ki jih sprosti prirojeni imunski sistem, zaznajo dendritične celice, ki nato nadzirajo aktivacijo limfocitov T. Ta mehanizem organizmu omogoča, da reagira na vdore patogenih mikroorganizmov in se hkrati izogne napadanju lastnih endogenih molekul.
Slika: Ralph M. Steinman (vir: © The Rockefeller University)
S svojimi odkritji so Bruce Beutler, Jules Hoffmann in Ralph Steinman razkrili nov vpogled v aktivacijo in regulacijo našega imunskega sistema. S tem so omogočili nadaljnje raziskave in razvoj novih metod za odkrivanje in zdravljenje bolezni, vključno z razvojem novih cepiv, ter inovativnih metod zdravljenja raka z aktivacijo imunskega sistema.
Vir: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2011/summary/
Preberite še: