Ученые из Женевского университета и Университетской клиники Лозанны (Швейцария) впервые визуализировали механизмы работы цитотоксических Т-лимфоцитов (специализированных «клеток-киллеров», которые уничтожают инфицированные или раковые клетки) в трехмерном изображении в почти естественном состоянии. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Cell Reports.
При заражении или развитии рака эти «клетки-киллеры» прикрепляются к мишени и образуют зону обмена, известную как иммунный синапс, после чего выделяют токсичные молекулы, которые приводят к гибели клетки-мишени. Такой механизм обеспечивает точное и контролируемое разрушение, без повреждения соседних здоровых клеток.
Этот процесс хорошо изучен, однако до сих получить доступ к его организации на нанометровом уровне в интактных клетках человека было непросто. Одно из главных препятствий — методы подготовки образцов, которые могут привести к повреждению хрупких клеточных структур. Существующие методы визуализации часто предполагают компромисс между разрешением, наблюдаемым объемом и сохранением структур.
Авторы новой работы использовали криорасширительную микроскопию (cryo-ExM) — метод, основанный на мгновенной заморозке клеток на очень высокой скорости, в результате чего они переходят в т.н. стекловидное состояние, при котором вода затвердевает, не образуя кристаллов, и тем самым надежно сохраняет биологические структуры. Затем образцы физически растягивают с помощью абсорбирующего гидрогеля, что позволяет с высокой точностью наблюдать за их внутренней структурой, сохраняя почти нативную архитектуру.
Исследование показало, что в месте контакта иммунной клетки с мишенью мембрана образует некий купол, структура которого связана с адгезионными взаимодействиями и внутренней организацией клетки. Ученые также визуализировали цитотоксические гранулы, отвечающие за уничтожение клеток-мишеней, с беспрецедентной детализацией. Оказалось, что эти структуры могут иметь одно или несколько «ядер», где сосредоточены активные молекулы, способствующие разрушению клетки-мишени.
Применив этот подход к опухолевым тканям человека, исследователи смогли напрямую наблюдать за Т-лимфоцитами, проникающими в опухоль, и их цитотоксическими механизмами на нанометровом уровне. Это позволит изучать иммунные реакции в клиническом контексте и лучше понимать механизмы, определяющие их эффективность, а значит, в перспективе поможет улучшить терапевтические стратегии, в частности, в иммуноонкологии.
