Нейтрофилы – недолговечные, очень подвижные и универсальные – превосходят по численности все другие иммунные клетки, циркулирующие в кровотоке. Тем не менее, несмотря на обилие клеток, клетка-предшественница, которая дает только нейтрофилы, уклонилась от всех попыток ее отследить. Теперь исследователи из Института аллергии и иммунологии Ла-Хойи идентифицировали предшественника нейтрофилов в костном мозге мышей и людей и связали его с активностью, способствующей развитию рака.
Их исследование, опубликованное в выпуске Cell Reports от 28 августа 2018 г., показало, что предшественники нейтрофилов способствуют росту опухоли и что частота встречаемости обычно редких клеток резко возрастает в крови пациентов с меланомой человека. Полученные данные могут помочь в обнаружении рака, выступая в качестве раннего предупреждающего сигнала, и стимулировать новые терапевтические и фармацевтические подходы к лечению нейтропении, хронического воспаления и рака.
"В течение многих лет область иммунологии рака действительно была сосредоточена на Т-клетках, что привело к развитию блокады контрольных точек и терапии CAR-T, но есть и другое звено иммунной системы, которое играет роль в онкогенезе," говорит Кэтрин Хедрик, доктор философии.D., профессор кафедры биологии воспаления, который руководил данным исследованием. "Мы обнаружили, что именно эта подгруппа клеток-предшественников, которая способствует росту опухоли и обнаруживается в большом количестве у пациентов с меланомой. Если наши первоначальные результаты подтвердятся, простой анализ крови может определить, есть ли у вас рак."
Нейтрофилы являются одними из первых иммунных клеток, которые попадают на место происшествия, когда патогены преодолевают физические барьеры организма. Оснащенные мощными противомикробными средствами, они образуют начальную линию защиты от инфекций, уничтожая микробы, убирая мусор и подавая сигнал тревоги, который предупреждает остальную часть иммунной системы об инфекции. Нейтрофилы также играют решающую роль в хронических воспалительных заболеваниях, включая рак.
Несмотря на их обилие и важность, исследователи не смогли проследить происхождение нейтрофилов до их происхождения в костном мозге, где мультипотентные гематопоэтические стволовые клетки дают начало серии все более специализированных клеток-предшественников, которые в конечном итоге дифференцируются в их типы клеток-мишеней, включая красную кровь. клетки, лимфоциты и нейтрофилы.
"На протяжении многих лет люди идентифицировали разных предшественников белых кровяных телец, но отсутствовал один предшественник нейтрофилов, потому что у нас не было инструментов, чтобы разделить популяции," говорит постдокторант и первый автор исследования Яньфан Пейпей Чжу, доктор философии.D. "Теперь мы можем изучать болезнь, при которой нейтрофилы выполняют уникальные и важные функции, и дополнительно исследовать, как определенные их подгруппы способствуют росту опухоли."
Успешный поиск начался с крупноразмерной массовой цитометрии, также известной как цитометрия по времени пролета (CyTOF). Иммунные клетки характеризуются тонкими различиями в экспрессии множества маркеров. Каждая комбинация служит уникальным клеточным идентификатором, который позволяет ученым различать разные типы иммунных клеток. CyTOF позволил Zhu одновременно проанализировать 39 поверхностных маркеров, которые, как известно, точно определяют кроветворные стволовые клетки и клетки-предшественники, преходящие миелоидные предшественники и окончательно дифференцированные миелоидные клетки, особенно гранулоциты, подмножество нейтрофилов иммунных клеток, принадлежащих к.
Высокомерный вид с высоты птичьего полета привел к обнаружению ранее неизвестной популяции предшественников с характеристиками нейтрофилов. Подходы адаптивного переноса in vivo подтвердили, что этот предшественник дает только нейтрофилы, что привело к успешному завершению многолетних поисков преданного предшественника нейтрофилов.
После того, как мышиный предшественник нейтрофилов был идентифицирован, Чжу и ее коллеги смогли отследить эквивалентный предшественник нейтрофилов в здоровом костном мозге человека. При переносе в мышиные модели рака предшественники нейтрофилов мыши и человека способствовали росту опухоли.
"Кажется, что этот предшественник работает через Т-клетки, возможно, подавляя их и выключая, но нам все еще нужно изучить механизм," говорит Чжу. "Это может быть одним из факторов, влияющих на текущую иммунотерапию, делая ее менее эффективной."
Удивительно, но когда Чжу сравнила кровь здоровых людей и пациентов, у которых недавно была диагностирована меланома, она обнаружила повышенные уровни циркулирующих предшественников нейтрофилов. Чжу сейчас пытается определить, верно ли то же самое и для других видов рака. "Если так, его можно было бы использовать в качестве простого биомаркера для раннего обнаружения рака," говорит Чжу.