Иммунные клетки, известные как лимфоциты, были генетически секвенированы более подробно, чем когда-либо прежде, чтобы выяснить, как мутации в этих клетках влияют на процесс старения.
Иммунные клетки были генетически секвенированы с более высоким разрешением, чем когда-либо прежде, что дает представление о том, как и когда они накапливают мутации, например те, которые связаны с развитием некоторых видов рака.
В ходе исследования исследователи из Института Wellcome Sanger, Йоркского института биомедицинских исследований при Йоркском университете и их сотрудники создали новый протокол, который позволил им выращивать и секвенировать колонии B- и T-клеток из одной клетки . которые также могут быть использованы в других областях исследований.
Исследование, опубликованное 10 августа 2022 года в журнале Nature , показало, что мутации, наблюдаемые в здоровых В-клетках, во многом аналогичны мутациям, наблюдаемым в раковых В-клетках, что позволяет предположить, что развитие рака возникает в результате тех же мутационных процессов. Более глубокое понимание факторов, которые вызывают развитие рака в одних клетках, а не в других, может помочь пролить свет на происхождение этого заболевания.
Мутации в этих иммунных клетках, известных как лимфоциты, также могут влиять на старение и другие заболевания иммунной системы, и изучение того, когда и как они происходят в течение жизни человека, дополняет наши знания о том, что происходит в процессе старения.
Иммунные клетки, известные как лимфоциты, являются частью адаптивной иммунной системы и включают в себя В-клетки памяти и Т-клетки памяти, которые подвергаются определенной генетической мутации, чтобы иметь возможность распознавать патогены и бороться с ними.
В этом новом исследовании ученые обнаружили, что, хотя эта нормальная генетическая мутация в основном нацелена на гены антител, неожиданное количество сопутствующих повреждений происходит в других частях генома. Именно эта нецелевая мутация может привести к тому, что лимфоциты станут раковыми и перерастут в тип рака, известный как лимфома.
В дополнение к этому они обнаружили, что по мере того, как лимфоциты распространяются по организму для выявления инфекций, они подвергаются воздействию дополнительных агентов, повреждающих ДНК, что может еще больше увеличить количество мутаций.
Команда секвенировала геномы более чем 700 нормальных иммунных клеток семи доноров в возрасте от 0 до 81 года. Они обнаружили, что количество и характер мутаций в В-клетках и Т-клетках сильно различаются от клетки к клетке. Некоторые из этих вариаций были вызваны накоплением мутаций с возрастом, тогда как другие вариации были вызваны нецелевым повреждением генома в результате нормального генетического усиления антител. Кроме того, некоторые вариации были вызваны повреждением ДНК солнечным светом, когда лимфоциты проходили через кожу при обследовании на наличие инфекций.
Команда обнаружила, что некоторые из мутаций в здоровых иммунных клетках были такими же, как те, которые уже были идентифицированы при лимфоме, что позволяет предположить, что лимфомы возникают в результате тех же основных мутационных процессов, что и в нормальных иммунных клетках .
Значительно большая вариация от клетки к клетке, чем вариация от человека к человеку, предполагает, что изменения в разных частях тела на протяжении жизни человека, такие как определенные инфекции и воспаления, с большей вероятностью вызывают мутации, связанные с раком и болезнями, чем наследственные. мутации в генах.
Исследование дает более глубокое представление о мутационном ландшафте здоровых лимфоцитов и процессах, вызывающих эти мутации, что дополняет текущее понимание старения. Необходимы дальнейшие исследования того, насколько эти мутации и процессы различаются между тканями, чтобы выяснить, предлагают ли они какие-либо возможности для будущего лечения.
«Адаптивная иммунная система сильно меняется с возрастом, но раньше было невозможно изучить ее с таким же уровнем детализации, как мы достигли здесь. Наше исследование — еще один шаг к пониманию того, как мутации в лимфоцитах накапливаются с течением времени и влияние, которое они оказывают на процесс старения. Протокол, который мы разработали для расширения клеток, может также применяться в других областях исследований, и мы надеемся, что он будет столь же ценен для других ученых, как и для нас», — говорит доктор Хизер Мачадо, первый автор из Wellcome Sanger Institute.
«Наше исследование показывает, что, несмотря на то, что лимфоциты играют одинаковую роль во всем организме, мутации, которые они приобретают, связаны с их специфической тканевой средой. Эти среды могут играть большую роль в развитии определенных лимфом, чем унаследованные мутации . Понимание этих процессов в более подробная информация может помочь пролить свет на то, почему некоторые из этих клеток продолжают развиваться в рак, а другие нет», — говорит доктор Дэвид Кент, соавтор из Йоркского института биомедицинских исследований при Йоркском университете. .
«Наше исследование начинает заполнять пробелы в знаниях о том, как мутации в адаптивной иммунной системе способствуют старению. Секвенировав около 700 геномов лимфоцитов, мы начали строить более точную картину мутационных процессов, происходящих с течением времени, и того, как они связаны с развитием лимфомы. Хотя необходимы дополнительные исследования, это исследование дает прочную основу для дальнейших исследований в этой области», — говорит доктор Питер Кэмпбелл, соавтор из Института Wellcome Sanger.