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Decifrato il linguaggio dei linfociti T, la stele di Rosetta del sistema immunitario

25 gennaio 2015 Nessun commento  

Come può il nostro sistema immunitario difenderci da aggressori così diversi tra loro come virus, parassiti, funghi e tumori? Il segreto sta nel grande numero di cloni di linfociti T e B, ciascuno dei quali esprime un particolare recettore specifico. Fino a pochi anni fa, decifrare la complessità di questo immenso repertorio era considerata un’operazione impossibile.

L’analisi della specificità e funzione dei linfociti T combinata con i nuovi strumenti di sequenziamento del DNA di nuova generazione rappresentano una stele di Rosetta moderna che permette di decifrare la risposta immunitaria dell’uomo contro patogeni e vaccini.

Mancava una “stele di Rosetta”, ovvero una chiave di decodifica per “tradurre” e capire questo “linguaggio” in tutta la sua complessità. Oggi, grazie allo sviluppo di strumenti di sequenziamento del DNA di nuova generazione (next generation sequencing, NGS) è possibile ottenere rapidamente milioni di sequenze che rappresentano la carta d’identità dei linfociti T. Ma come si può risalire da questi dati alla specificità dei singoli cloni di linfociti e come possiamo capire la loro funzione?

La scoperta

A questa domanda ha dato risposta uno studio pubblicato sulla prestigiosa rivista Science e condotto da un gruppo di ricercatori diretti da Federica Sallusto dell’Istituto di Ricerca in Biomedicina di Bellinzona (Università della Svizzera Italiana). Lo studio descrive un nuovo approccio che permette di decifrare il linguaggio dei linfociti T, le cellule del sistema immunitario che ci proteggono da patogeni e tumori. Combinando metodiche di next generation sequencing con la stimolazione in vitro e l’analisi delle cellule specifiche, i ricercatori sono riusciti, per la prima volta, a stabilire un catalogo completo della risposta immunitaria a patogeni e vaccini. In particolare hanno catalogato tutti i cloni che rispondono a un particolare microrganismo, determinandone la specificità e le proprietà funzionali, ad esempio la capacità di produrre mediatori dell’infiammazione (citochine) o di migrare in diversi tessuti.

I risultati delle ricerche sono sorprendenti sotto diversi punti di vista. Innanzitutto, il repertorio di linfociti T specifici è molto vasto e comprende migliaia di cloni, ciascuno caratterizzato da un diverso recettore. Un secondo risultato, del tutto inaspettato, è che all’interno dello stesso clone le cellule possono specializzarsi a svolgere diverse funzioni e a migrare in diversi tessuti.

La risposta immunitaria dell’uomo contro patogeni e vaccini comprende migliaia di cloni di linfociti T di diversa grandezza, ciascuno con una propria carta d’identità, che può essere “decifrata” combinando l’analisi della specificità e funzione con i nuovi strumenti di sequenziamento del DNA di nuova generazione.

Secondo Federica Sallusto, “usando questo nuovo approccio possiamo decifrare rapidamente il linguaggio dei linfociti T, cioè la loro identità, specificità e funzione, e possiamo farlo per le migliaia di cloni che mediano la risposta immunitaria a batteri e vaccini. In questo modo abbiamo scoperto che quando un linfocita T riconosce un patogeno e prolifera per debellarlo, le cellule figlie possono andare incontro a destini diversi, ad esempio acquisire la capacità di produrre diversi tipi di citochine o di migrare in diversi tessuti dell’organismo. Questa estrema flessibilità dei linfociti T umani rappresenta un elemento nuovo che spiega come il sistema immunitario sia in grado di reagire agli attacchi con differenti armi e su più fronti”.

La ricerca è stata sostenuta dal Fondo Nazionale Svizzero, dal Consiglio europeo per la ricerca scientifica (ERC), e dalla Comunità Europea.

L’Istituto di Ricerca in Biomedicina di Bellinzona

L’Istituto di Ricerca in Biomedicina (IRB), fondato nel 2000 a Bellinzona, è stato affiliato all’Università della Svizzera italiana (USI) nel 2010. Finanziato da istituzioni private e pubbliche e da finanziamenti a concorso, attualmente l’IRB conta nove gruppi di ricerca e 90 100 ricercatori. La ricerca è focalizzata sulle difese dell’organismo umano contro le infezioni, i tumori e le malattie degenerative. Con oltre 370 410 pubblicazioni nelle principali riviste scientifiche, l’IRB rappresenta un centro di eccellenza per l’immunologia. www.irb.usi.ch

Dati dell’articolo

Becattini, S., D. Latorre, F. Mele, M. Foglierini, C. De Gregorio, A. Cassotta, B. Fernandez, S. Kelderman, T.N. Schumacher, D. Corti, A. Lanzavecchia, and F. Sallusto. 2014. Functional heterogeneity of human memory CD4+ T cell clones primed by pathogens or vaccines. Science. 1260668. doi:10.1126/science.1260668.

Fonte: IRB.usi.ch
Elaborazione grafica: Antonino Cassotta e Mathilde Foglierini.

Le colonie batteriche combattono per le risorse con proteine letali

24 marzo 2010 Nessun commento  
Colonie rivali di batteri possono produrre sostanze chimiche letali che mantengono lontani i competitori.

Secondo quanto riportato da alcuni scienziati dell’ UC San Diego – University of Texas e della Tel Aviv University, quando colonie “rivali” si fanno troppo vicine, i batteri di una colonia producono sostanze che bloccano la crescita e/o uccidono alcune delle cellule delle colonie circostanti che cercano di “invaderla” (attraverso la loro normale crescita di tipo esponenziale), potendo così proteggere le scarse risorse disponibili necessarie alla sopravvivenza.

“Ciò supporta l’idea che ogni colonia possa essere considerata come un superorganismo, che ricorda gli organismi pluricellulari, e che possiede una sua propria identità” dice Eshel Ben-Jacob, professore di fisica alla Tel Aviv University e ricercatore associato al Center for Theoretical Biological Physics del UC San Diego.

Due colonie giunte troppo vicine creano una "terra di nessuno" tossica che le separa

La ricerca, il cui autore principale è stato Avraham Be’er della università del Texas, è stata pubblicata nell’ edizione online di Proceedings of the National Academy of Sciences di questa settimana. 

Se cresciuta da sola in una piastra, una colonia del batterio Paenibacillus dendritiformis forma diramazioni (composte da cellule) in tutte le direzioni: quando invece la colonia è obbligata a condividere la piastra di coltura, dotata di quantità limitate di nutrienti, con un’altra colonia, lo schema di diramazione di entrambe risulta asimmetrico, tale da lasciare uno spazio vuoto tra le due colonie distinte.

Non è però la mancanza di cibo che arresta la crescita, e quindi l’espansione spaziale delle diramazioni, delle colonie: i ricercatori hanno infatti appurato che lo spazio vuoto tra le colonie contiene le sostanze nutritive necessarie alla crescita; quello che differenzia la composizione chimica di tale zona priva di cellule dal resto della piastra di coltura è invece la presenza di una particolare proteina prodotta dai microrganismi. Il team di ricerca ha purificato questa proteina presente esclusivamente in questa “terra di nessuno”, e con un tampone ne ha posizionato un pò in una nuova piastra inoculata con P. dendritiformis.

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Categorie:Biologia

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