Proč pacienti s mutací v genu Aire trpí autoimunitním onemocněním a zároveň kvasinkovou infekcí? Na tuto imunologickou záhadu odpovídá nová publikace imunologa Jana Dobeše z Přírodovědecké fakulty UK, která právě vyšla v časopise Nature Immunology.
Obarvené buňky imunitního systému. Ilustrační obrázek.
Ve Finsku, Norsku nebo v jedné malé vesnici v italské Sardinii se častěji vyskytují pacienti s mutací genu Aire, které trápí autoimunitní onemocnění a zároveň kvasinkové infekce. Imunologická záhada, kterou se podařilo objasnit Janu Dobešovi během jeho postdoktorandského pobytu na prestižním Weizmannově institutu věd v Izraeli. „Zajímalo nás, jaký je mechanismus kvasinkové infekce u těchto pacientů, proč tomu tak je? Autoimunitní onemocnění a zároveň kvasinková infekce nedává z imunologického hlediska smysl. Podařilo se nám objasnit, proč k tomu dochází, a navíc je to krásná ukázka toho, jak výzkum jedné podivné nemoci vedl k odhalení fundamentálních základů v imunologii.“
Když v brzlíku chybí učební pomůcky
Aire je zkratka pro autoimunitní regulátor – protein, který je důležitý pro vytváření „učebních pomůcek“ pro školení bílých krvinek v brzlíku, kde se učí rozpoznat, co je tělu vlastní a co cizorodé, na co má imunitní systém reagovat. Krvinky, které při školení dělají chyby a reagují i na buňky vlastního těla, jsou v brzlíku nemilosrdně zničeny, jinak by docházelo ke vzniku autoimunitních onemocnění.
„Mutace genu Aire způsobí, že v brzlíku chybí ‚učební pomůcky‘, bílé krvinky se nemohou správně vyškolit, a proto poté při autoimunitních onemocněních napadají i buňky vlastního těla,“ vysvětluje Dobeš, který se již během doktorského studia v laboratoři Dominika Filippa na Ústavu molekulární genetiky Akademie věd ČR podílel na objevu další skupiny buněk v lymfatických uzlinách, které Aire produkují.
„Izraelský projekt na to navazoval. Zjistili jsme, že Aire exprimující buňky v lymfatických uzlinách jsou zodpovědné za propagaci T-buněčné odpovědi proti kvasinkové infekci způsobené kandidou. Což se dosud nevědělo a kdybychom se nezaměřovali na tuto konkrétní nemoc, tak by nás tato spojitost ani nenapadla,“ komentuje Jan Dobeš.
„U pacientů s mutací v Aire tato ‚naučená‘ (adaptivní) imunitní odpověď proti kandidě chybí, a proto u nich dochází k přerůstání kandidy. Jinak řečeno, pacientům chybí jedna část imunitní odpovědi a musí se spoléhat pouze na takzvanou vrozenou imunitu, která nefunguje tak efektivně. Naše zjištění tak nejen že objasňuje novou a další funkci Aire, ale především identifikuje dosud nepopsané regulační prvky – mechanismus, který je základem účinné obranné reakce proti houbovým infekcím.“
Obarvené buňky střevního epitelu. Ilustrační obrázek.
Šéfe, ty buňky tam nejsou!
„Přesně si pamatuji, jak jsem seděl u cytometru a analyzoval první experiment na myších modelech – geneticky jsme upravili myši, aby měly mutaci genu Aire v buňkách lymfatických uzlin a poté jsme aplikovali T-buňky, které specificky rozpoznávají kandidu a sledovali, co se děje,“ líčí imunolog.
„Měřil jsem první vzorek a žádné T-buňky specificky rozpoznávající kandidu tam nebyly! Tak jsem si říkal, že jsem asi někde v experimentu udělal chybu, zkusil jsem tedy kontrolu, ta byla v pořádku, a poté další a další vzorek… Za chvíli jsem klepal na šéfa, který měl kancelář hned vedle laboratoře se slovy: ‚Šéfe, ty buňky tam nejsou.‘ Jakub Abramson všeho nechal, sedl si vedle mě k cytometru a společně jsme procházeli data,“ vzpomíná Dobeš. „V první chvíli jsme byli opatrní, nechtěli jsme tomu věřit, ale to byl ten wow moment, který se stane jednou za pár let, kdy člověk pozoruje nějaký nečekaný a velmi silný efekt, okolo kterého se pak točí celý příběh. Nečekali jsme, že mutace v genu Aire způsobí zablokování expanze T-buněk.“
Jan Dobeš (vpředu)s kolegy z izraelské laboratoře. Jakub Ambramson je v modrém triku vzadu uprostřed.
Vědecká odysea
„Publikační proces byl v tomto případě extrémně dlouhý. Do redakce Nature Immunology jsme článek poprvé poslali v prosinci 2019 a vyšel nyní. Zhruba půl roku nám trvala příprava toho nejdůležitějšího experimentu, kdy jsme poprvé pozorovali ten zmíněný wow efekt – když chybí Aire, tak není T-buněčná odpověď – další dva a půl roku trvalo dokazování, že to tak skutečně je. No a stejnou dobu, tedy dva a půl roku, trval publikační proces. Vše hodně ovlivnil covid – v rámci revizí po nás chtěli další experimenty na myších modelech, což během covidu, kdy nelétala letadla, která by přepravila myši, byla výzva a i tím se vše protáhlo,“ popisuje svůj „rekord“ imunolog Dobeš. „I proto se část experimentů dodělávala až v Praze, nejdříve v mé ‚doktorandské‘ laboratoři u Dominika Filippa, za což jsem mu moc vděčný, a později také v mé nově vzniklé Laboratoři mikrobiální imunologie na Přírodovědecké fakultě,“ říká vedoucí výzkumné skupiny podpořené interní podporou Primus, kde také v projektu dále pokračují.
„Snažíme se popsat a lépe pochopit, jak přesně to funguje na molekulární úrovni, stále je tam mnoho neznámého. V posledních letech se z Aire positivních buněk v lymfatických uzlinách stalo poměrně ‚žhavé téma‘. Pracují na tom ty nejlepší laborky na světě.“ Více o výzkumech Jana Dobeše a jeho postdoktorandském pobytu v Izraeli najdete v samostatném rozhovoru.
