كيف تتذكر خلايا الذاكرة المناعية التهديدات؟

حدد علماء كيفية برمجة بعض الخلايا المناعية جزيئيًا للاستجابة بشكل أسرع عند مواجهة الجسم لتهديد مألوف، مما يُلقي الضوء على الذاكرة المناعية وعلاقتها بأمراض مثل الربو والتصلب المتعدد ومرض التهاب الأمعاء.

ووجدت الدراسة، المنشورة في مجلة "سيل ريبورتس "، أن خلايا CD4⁺ T "الذاكرة" - وهي خلايا مناعية تتشكل بعد الإصابة أو التطعيم - يكون حمضها النووي مُهيأً لتفعيل جينات دفاعية رئيسية في غضون ساعات.

في المقابل، قد تستغرق خلايا T الساذجة أيامًا للاستجابة عند مواجهة مسبب مرض لأول مرة.

يكمن الاختلاف في الإبيجينوم الخاص بالخلايا - السمات الكيميائية والهيكلية التي تتحكم في مدى سهولة تشغيل الجينات.

تقول إميلي ميرالدي، المؤلفة الرئيسية للدراسة: "على الرغم من أن ظاهرة الاستدعاء السريع معروفة جيدًا، إلا أن الآليات الكامنة وراءها غير مفهومة بشكل جيد، هنا، نستخدم علم الجينوم أحادي الخلية ونمذجة شبكة تنظيم الجينات لتحديد عوامل النسخ التي ترتبط بالحمض النووي للحفاظ على خلايا الذاكرة جاهزة للدفاع المناعي السريع والفعال".

الحمض النووي جاهز للعمل

باستخدام تقنيات تحليل الخلايا المفردة المتقدمة، درس الباحثون عشرات الآلاف من خلايا CD4⁺ T البشرية من أربعة متبرعين، وتتبعوا نشاط الجينات وإمكانية الوصول إلى الكروماتين - وهو مقياس لمدى تعرض مناطق الحمض النووي التنظيمية - قبل وبعد التنشيط.

لقد وجدوا أن العديد من المناطق التنظيمية التي تتحكم في جينات الاستجابة المناعية متاحة بالفعل في خلايا الذاكرة التائية في حالة الراحة، مما يمنحها بداية جيدة عندما يظهر مسبب مرض معروف مرة أخرى.

"لا تبدأ خلايا الذاكرة من نفس الأساس"، كما قال المؤلف الأول المشارك ألكسندر كاتكو، مضيفا أن "العديد من المناطق التنظيمية التي تتحكم في الاستجابات المناعية السريعة تكون مفتوحة بالفعل في خلايا الذاكرة في حالة الراحة".

حددت الدراسة خمسة عوامل نسخ - وهي بروتينات تتحكم في نشاط الجينات - تميز باستمرار الخلايا التائية الذاكرة عن الخلايا الساذجة. وتشمل هذه العوامل KLF6 وMAF وPRDM1 وRUNX2 وSMAD3.

تشكل هذه المنظمات مجتمعة شبكة أساسية تحافظ على جاهزية الجهاز المناعي خلال فترات الراحة الطويلة وتحفز التنشيط السريع أثناء استجابات الاستدعاء.

يقول أرتيم بارسكي، المؤلف المشارك الرئيسي للدراسة: "هذا العمل ينقلنا إلى ما هو أبعد من الجينات الفردية. إنه يوضح كيف تعمل شبكات المنظمات معًا للتحكم في الذاكرة المناعية".

قام الفريق ببناء نموذج رياضي لهذه الشبكات التنظيمية، وتحقق من صحته باستخدام بيانات من أكثر من 100 فرد إضافي، بالإضافة إلى عينات من أشخاص يخضعون للعلاج المناعي الفموي للفول السوداني، ثم قاموا بدمج النموذج مع دراسات جينية واسعة النطاق، ووجدوا أن العديد من متغيرات الحمض النووي المرتبطة بالربو وأمراض الحساسية وأمراض المناعة الذاتية تقع ضمن مناطق تنظيمية خاصة بالذاكرة.

لا تُغير هذه المتغيرات البروتينات نفسها. بل يبدو أنها تؤثر على سرعة أو قوة تنشيط جينات الاستجابة المناعية، مما قد يُساهم في استجابات مناعية مفرطة النشاط أو ضعيفة التحكم.

قد تُسهم هذه النتائج في توجيه الجهود المستقبلية لتصميم لقاحات تُوفر حماية مناعية أسرع أو أقوى، كما هو الحال بالنسبة لكبار السن الذين غالباً ما لا يستجيبون بشكل فعّال للقاحات التقليدية.

وفي الوقت نفسه، قد تُساعد هذه النتائج العلماء على تطوير علاجات تستهدف بدقة أكبر الاستجابات المناعية الضارة دون تثبيط المناعة بشكل عام.

قال بارسكي: "هذا يمنحنا خريطة على مستوى الأنظمة لكيفية الحفاظ على الذاكرة المناعية، ويمكن أن يساعدنا هذا الأساس على فهم الاستجابات المناعية بشكل أفضل - وفي نهاية المطاف التحكم فيها بشكل أفضل - في الصحة والمرض".