Uit nieuw onderzoek blijkt dat immuuncellen zelfstandig door complexe omgevingen kunnen navigeren door actief chemische signalen vorm te geven, waardoor ze een groter vermogen tot zelfgestuurde beweging vertonen dan eerder werd aangenomen, een bevinding die diepgaande implicaties heeft voor het begrijpen van immuunreacties en metastase van kanker.
Celgerichte beweging is een onmisbaar basisverschijnsel in het leven. Het is een belangrijke voorwaarde voor ontogenie, vasculaire reorganisatie, immuunrespons, enz. InFLAMES-onderzoeker Jonna Alanko onthulde dat deze cellen niet alleen passief reageren op chemische signalen in hun omgeving. In plaats daarvan passen ze deze signalen actief aan en organiseren ze zichzelf om door complexe omgevingen te navigeren.
Een onderzoek uitgevoerd door postdoctoraal onderzoeker Jonna Alanko concentreerde zich op de beweging en navigatie van immuuncellen in het lichaam. Chemokines zijn een klasse signaaleiwitten die een cruciale rol spelen bij het begeleiden van immuuncellen naar specifieke locaties. Chemokines worden bijvoorbeeld gevormd in de lymfeklieren en vormen chemische signalen, bekend als chemokinegradiënten, in het lichaam die cellen volgen. Alanco gelooft dat deze chemokine-gradiënten lijken op geursporen die in de lucht achterblijven, en hoe verder weg van de geurbron, hoe zwakker de geur.
Conventionele wijsheid houdt in dat immuuncellen doelwitten herkennen door bestaande chemokinegradiënten te volgen. Met andere woorden: cellen die deze signalen volgen, worden gezien als passieve actoren, wat niet het geval is.
"We demonstreren voor de eerste keer dat, in tegenstelling tot eerdere concepten, immuuncellen geen bestaande chemokine-gradiënten nodig hebben om hun eigen richting te vinden. Zelfs in complexe omgevingen kunnen ze hun eigen gradiënten creëren om collectief en efficiënt te migreren."
Immuuncellen hebben receptoren die chemokinesignalen waarnemen. Eén van deze receptoren heet CCR7 en wordt aangetroffen op dendritische cellen. Dendritische cellen zijn professionele antigeenpresenterende cellen die een belangrijke rol spelen bij het activeren van de gehele immuunrespons. Ze moeten de infectie lokaliseren, identificeren en vervolgens de informatie naar de lymfeklieren migreren. In de lymfeklieren interageren dendritische cellen met andere cellen van het immuunsysteem om een immuunrespons tegen pathogenen te initiëren.
Uit onderzoek van Alanko is gebleken dat dendritische cellen niet alleen chemokinesignalen ontvangen via hun CCR7-receptoren, maar ook actief hun chemische omgeving vormgeven door chemokines te consumeren. Door dit te doen vormen dendritische cellen lokale gradiënten die de beweging van zichzelf en andere immuuncellen sturen. De onderzoekers ontdekten ook dat T-cellen, een ander type immuuncel, ook profiteren van deze zelf gegenereerde gradiënten om hun eigen richtingsbeweging te verbeteren.
"Wanneer immuuncellen chemokinegradiënten kunnen genereren, kunnen ze opkomende obstakels in een complexe omgeving vermijden en zichzelf en andere immuuncellen begeleiden om in een gerichte manier te bewegen", legt Joana Alainco uit.
Deze ontdekking verdiept ons begrip van hoe immuunreacties in het lichaam worden gecoördineerd. Het laat echter ook zien hoe kankercellen hun beweging sturen om metastasen te creëren.
"De CCR7-receptor wordt ook aangetroffen in veel soorten kanker, en in deze gevallen wordt gedacht dat het de uitzaaiing van kanker bevordert. Kankercellen kunnen zelfs dezelfde mechanismen gebruiken als immuuncellen om hun beweging te sturen. Daarom kunnen onze bevindingen helpen bij het ontwerpen van nieuwe strategieën om de immuunreacties te veranderen en bepaalde vormen van kanker aan te pakken."
Referentie Jonna Alanko, Mehmet Can Uçar, Nikola Canigova, Julian Stopp, Jan Schwarz, Jack Merrin, Edouard Hannezo en Michael Sixt publiceerden op 1 september 2023 in Science Immunology: "CCR7 fungeert tegelijkertijd als sensor en sink voor CCL19 om de collectieve migratie van leukocyten te coördineren."
DOI:10.1126/sciimmunol.adc9584
Samengestelde bron: ScitechDaily