Boraveći u ekološkim sučeljima, epitelna tkiva tijela predstavljaju potencijalna vrata za patogene. Ova tkiva također prirodno naseljavaju složena zajednica bakterija, virusi, gljivice i paraziti, a to je poznato kao mikrobiom. Vjerojatno je da, tijekom evolucije, stalne interakcije s tim mikroorganizmima rezultirale su razvojem robusnih signalnih putova koji pomažu u zaštiti tijela. Tim istraživača pod vodstvom prof. Dr. Andreasa Diefenbacha, Ravnatelj Charitéovog Instituta za mikrobiologiju, Zarazne bolesti i imunologija, proučavali su ulogu mikrobioma u imunološkom odgovoru tijela na štetne patogene i rezultirajuće učinke na signalne putove.
Prisutnost infekcije pokreće imunološki odgovor tijela. Ključnu ulogu u ovom procesu imaju 'konvencionalne dendritičke stanice' (cDC). Oni su dio urođenog imunološkog sustava tijela i nose niz receptora za prepoznavanje uzoraka, koji im omogućuju brzo otkrivanje invazivnih patogena. Početni odgovor stanica uključuje oslobađanje citokina, signalni proteini koji privlače imunološke stanice na mjesto infekcije. U isto vrijeme, te stanice također koriste fagocitozu za zahvaćanje i probavu invazivnih patogena, nakon čega predstavljaju pojedinačne čestice kao antigene na svojoj staničnoj površini. Ovaj, zauzvrat, dovodi do aktivacije T stanica (koje su dio adaptivnog imunološkog sustava) i rezultira ciljanim imunološkim odgovorom. U kontrastu, kada aktivaciju T stanica pokreću cDC -i koji predstavljaju endogene antigene, to dovodi do neispravnog i nepoželjnog imunološkog odgovora i rezultira autoimunim bolestima.
Tim istraživača pod vodstvom prof. Diefenbacha otkrio je da cDC -i nisu sposobni pokrenuti imunološke odgovore u sterilnim uvjetima (tj. u miševa bez klica). Istraživači su zaključili da cDC -i moraju primati informacije dok je stanica u svom 'bazalnom stanju' (koje karakterizira odsutnost infekcije) i da te informacije moraju potjecati iz mikrobioma. Ovi signali izvedeni iz mikrobioma signaliziraju cDC za buduću reakciju na patogene.
Želimo razumjeti prirodu kontinuiranih učinaka mikrobioma na funkciju cDC -a. U ovoj studiji, to smo mogli pokazati, u svom bazalnom stanju, ove specijalizirane imunološke stanice podložne su neprekidnoj mikrobiomskom kontroliranoj signalizaciji interferona tipa I (IFN-I). "
Andreas Diefenbach, prof. koji također ima Einsteinovo profesorstvo u mikrobiologiji i vodi DRFZ -ovu Istraživačku skupinu za imunološku sluznicu
Interferoni su citokini, tj. posebne signalne molekule za koje je poznato da igraju ulogu u antivirusnom djelovanju. "Do sada, znali smo samo malo o ulozi IFN-I u bazalnom stanju. cDC -ovi, koji ne primaju ovu IFN-I signalizaciju tijekom bazalnog stanja, ne mogu ispuniti fiziološke funkcije koje obavljaju u okviru borbe tijela protiv patogena, "objašnjava mikrobiolog. Rezultati istraživanja ukazuju na to da mikrobiom kontrolira sposobnost našeg imunološkog sustava. On tu kontrolu provodi dovođenjem imunološkog sustava u stanje" pripravnosti "kako bi se ubrzao njegov odgovor na patogene?"
Istraživači su koristili različite životinjske modele kako bi stekli uvid u način na koji mikrobiomom kontrolirani IFN-I prima cDC-e bazalnog stanja za buduću borbu. Koristeći tehnologiju sekvenciranja, istraživači su uspjeli usporediti epigenome i transkriptome cDC-ova sa životinja bez klica s onima kontrolnih životinja i životinja kojima nedostaje IFN-I receptora. Znanstvenici su htjeli znati što se događa na molekularnoj razini u cDC-ima kada više nisu izloženi IFN-I. Opisujući zapažanja istraživača, prvi autor studije, Laura Schaupp, kaže:"Zanimljivo, kada smo gledali cDC-ove od životinja bez klica i onih bez IFN-I signalizacije, uspjeli smo uočiti nisku razinu ekspresije među genima uključenim u mitohondrijski dišni lanac. "Charitéov istraživač dodaje:" Daljnje analize otkrile su da je stanični metabolizam cDC-a u životinja bez klica disfunkcionalan, zbog čega nisu u stanju pokrenuti imunološki odgovor. Stanicama učinkovito nedostaje goriva potrebno za odgovor na patogene. "To sugerira da je mikrobiom od presudne važnosti za funkcioniranje cDC -a. Čini se da je bitan za sposobnost cDC -a da uspostave učinkovit odgovor na bakterijske ili virusne infekcije, uključujući odgovore posredovane T stanicama. ??
Nalazi istraživača mogu pridonijeti razvoju novih terapijskih pristupa. Mnoge autoimune bolesti, poput sistemskog eritematoznog lupusa, uzrokovane su povećanom proizvodnjom IFN-I. Druge studije pokazale su da mikrobiom utječe na učinkovitost inhibitora kontrolnih točaka u imunoterapijama protiv raka. "Ovi će nas fenomeni i dalje jako zanimati, "kaže prof. Diefenbach." Na primjer, je li moguće promijeniti sastav mikrobioma na takav način da se smanji dostupnost IFN-I, čime pozitivno utječu na autoimune bolesti? Ili bi bilo moguće poboljšati odgovore na imunoterapije protiv raka pozitivnim utjecajem na temeljnu proizvodnju IFN-I? "Tim istraživača sada planira provesti daljnja istraživanja koja će istražiti ova pitanja.