Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Hệ miễn dịch đã được phát triển như một vũ khí hiệu quả để chống lại các tác nhân xâm nhiễm. Giờ đây, các nhà khoa học thuộc trung tâm Max Delbrück của Berlin đã phát hiện ra một cơ chế mới hoạt động như một cơ chế đối trọng với hệ thống miễn dịch nhưng không làm mất đi sự hiệu quả của quá trình đáp ứng miễn dịch. Nhóm nghiên cứu đã mô tả cách interferon gamma sử dụng 4 amino acids để liên kết với chất nền ngoại bào của các mô liên kết, tạo thành mạng lưới giữa các tế bào riêng lẻ dẫn đến việc hình thành trung gian tiếp xúc giữa các tế bào.

Phát hiện trên của nhóm nghiên cứu được công bố trên tạp chí “ Nauture immunology”  với tiêu đề “IFNγ binding to extracellular matrix prevents fatal systemic toxicity.” (tạm dịch: Sự gắn kết IFNγ với chất nền ngoại bào ngăn cản độc tính toàn thân gây tử vong).

Các nhà khoa học nhận định rằng: “ Interferon-γ (IFNγ) là một chất trung gian quan trọng trong các phản ứng miễn dịch tế bào tuy nhiên nếu sự hiện diện của cytokine này trong hệ thống cơ thể ở mức cao có thế gây ra các bệnh lý miễn dịch”. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu còn cho biết thêm “ IFNγ gắn kết với thụ thể của nó là IFNγR và chất nền ngoại bào thông qua miền liên kết chất nền ngoại bào  (EBD) tại 4 amino acid mang điện tích dương ở cuối đầu C (KRKR). Trong suốt quá trình tiến hóa, IFNγ không có tính bảo tồn tốt, nhưng cấu trúc của vùng EBD lại có tính bảo tồn cao. Điều này cho thấy vùng EBD đóng một chức năng rất quan trọng . Trong nghiên cứu này, chúng tôi chỉ ra rằng những IFNγ thiếu hụt vùng EBD (IFNγΔKRKR) dẫn đến không thể liên kết với ECM thì vẫn có khả năng liên kết với IFNγR và duy trì hoạt tính sinh học.”

Nhóm nghiên cứu ban đầu sử dụng mô hình chuột được phát triển bởi một thành viên của nhóm cũng làm việc tại Viện Miễn dịch học tại Charité  là Thomas Kammertöns. Mô hình này cho phép họ điều chỉnh nồng độ interferon-gamma được tạo ra. TS. Kammertöns giải thích kết quả thu được từ nghiên cứu trên như sau: “Từ mô hình này, chúng tôi đã có thể xác định rằng IFNγ trở nên độc hại rất nhanh và những động vật có nồng độ cao của phân tử tín hiệu này trong máu của chúng sẽ bị bệnh trong vòng vài ngày”. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang một mô hình khác có thể  tạo ra các phân tử interferon mà không có motif KRKR. Mô hình này được phát triển bởi Tiến sĩ Ralf Kühn, trưởng Phòng thí nghiệm Chỉnh sửa gen và mô hình bệnh tại Trung tâm Max Delbrück. Để tạo ra mô hình này, TS. Kühn và nhóm nghiên cứu của ông đã loại bỏ bốn axit amin khỏi cytokine ở chuột bằng kỹ thuật CRISPR-Cas9. TS. Kammertöns cho biết: “Trong một thời gian dài, các nhà khoa học đã tin rằng phân tử truyền tín hiệu hoàn toàn phụ thuộc vào vị trí liên kết này để hoạt động. Vì vậy, trước tiên chúng tôi phải chứng minh rằng điều này không phù hợp trong trường hợp này”.

Thông thường, hệ thống miễn dịch sẽ chống lại và loại bỏ sự xâm nhiễm do virus gây nên.  Tuy nhiên, những con chuột bị loại bỏ 4 amino acid trong cấu trúc IFNγ của chúng thì không phải như vậy. “Hệ thống miễn dịch của các động vật trên vẫn có thể điều chỉnh phản ứng miễn dịch đối với virút bằng cách gây ra phản ứng viêm rất ngắn”. TS. Kammertöns báo cáo rằng trong những trường hợp này, lượng IFNγ trong máu của chuột ban đầu tăng lên nhưng sau đó lại giảm xuống rất nhanh. “Khi những con chuột bị nhiễm virút LCM gây ra bệnh viêm màng não lympho bào khiến cho hệ thống miễn dịch bận rộn trong một thời gian dài trong khi những con chuột được chỉnh sửa gen nhanh chóng bị bệnh do sự hiện interferon- gamma ở nồng độ cao trong máu của chúng.”

Tác giả chính của nghiên cứu Josephine Kemna từ Trung tâm Max Delbrück cho biết: “Theo quan điểm của tôi, rõ ràng các kết quả từ nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng hệ thống miễn dịch của chúng ta đã phát triển các cơ chế mạnh mẽ để kiểm soát một cách hiệu quả khả năng phòng thủ của chính nó. Tuy nhiên, nếu các cơ chế này không hoạt động bình thường, thì hệ thống miễn dịch cuối cùng sẽ có thể gây hại cho chính cơ thể sinh vật do tác dụng độc hại của một số phân tử nhất định khi chúng tiếp tục lan rộng. Tác giả cũng cho biết thêm: Cơ chế mà nhóm nghiên cứu phát hiện được đã cho thấy được rằng quá trình tiến hóa đã đảm bảo rằng các phân tử độc hại thường chỉ hoạt động ở nơi thực sự cần đến chúng -  nghĩa là nơi tế bào T nhận ra một tế bào bị nhiễm virus.”

TS. Kammertöns cho biết: “Nghiên cứu này có tầm quan trọng cơ bản đối với miễn dịch học và sự hiểu biết của chúng ta về nhiều bệnh viêm nhiễm trong cơ thể con người. TS. Kammertöns nói thêm: “Chúng tôi sẽ không bao giờ có được những phát hiện mới này nếu không có sự hợp tác hoàn hảo với đồng nghiệp người Pháp TS. Hugues Lortat-Jacob, người đã có kinh nghiệm nghiên cứu hơn 30 năm về chất nền ngoại bào và là một trong những chuyên gia hàng đầu thế giới trong lĩnh vực này”.

TS. Kammertöns hiện đang lên kế hoạch cho giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu với trưởng nhóm của ông là Tiến sĩ Thomas Blankenstein và các nhà khoa học tại Trung tâm Y tế Đại học Freiburg. Mục tiêu của nhóm nghiên cứu trong giai đoạn sắp đến là sẽ cùng nhau thử nghiệm những phát hiện mới nhất của họ trên một mô hình mới. TS. Kammertöns cho biết: “Chúng tôi muốn tiếp tục thí nghiệm trên chuột tự tự nhiên  - là những con chuột đã trải qua một số bệnh nhiễm trùng  và do đó, hệ thống miễn dịch của chúng tạo ra phản ứng giống với phản ứng của con người hơn”.

Nguồn: https://www.genengnews.com/immunology/how-signaling-molecules-of-the-immune-system-protect-against-disease