Search
Resource: Integrating single-cell RNA and T cell/B cell receptor sequencing with mass cytometry reveals dynamic trajectories of human peripheral immune cells from birth to old age. Image Credit: Lightspring / Shutterstock

מדענים חושפים שינויים מרכזיים לאורך כל החיים

המחקר מגלה כיצד מערכת החיסון שלנו הופכת לאורך כל החיים – לא נעלמת את הפוטנציאל לחיזוי סיכון למחלות ולמיטוב הבריאות לפני שמופיעים תסמינים.

משאב: שילוב רצף קולטן תאי RNA ותאי T יחיד עם תאי T עם ציטומטריה המונית חושף מסלול דינאמי של תאי חיסון היקפיים אנושיים מלידה ועד זקנה. קרדיט תמונה: LightsPring / Shutterstock

מה אם הרופאים יוכלו למדוד את גיל מערכת החיסון שלך באותה קלות כמו הגיל הכרונולוגי שלך? מדענים עשו צעד משמעותי בכיוון זה, ומיפו כיצד מערכת החיסון שלנו מתפתחת מלידה ועד זקנה.

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת אימונולוגיה טבעיתצוות מחקר מסין ניתח תאי חיסון בכל אורך החיים האנושי, וזיהה שינויים מרכזיים המעצבים בריאות, עמידות למחלות והזדקנות. הממצאים יכלו לסלול את הדרך לבריאות מותאמת אישית, לחזות בריאות חיסונית ולהנחות התערבויות לפני שביתות המחלה.

המדע העומד מאחורי הזדקנות חיסונית

מערכת החיסון היא רשת מורכבת של תאים המגנה על הגוף מפני זיהומים, סרטן ומחלות אחרות. בעוד שמדענים יודעים כי החסינות משתנה עם הגיל, חלק גדול מתהליך זה נותר תעלומה. תינוקות נולדים עם מערכת חיסון לא מפותחת, תוך הסתמכות על נוגדנים אימהיים להגנה. ככל שהם גדלים, חשיפה לפתוגנים ולחיסונים עוזרת לעצב את ההגנות החיסוניות שלהם. בבגרות, מערכת החיסון היא חזקה, אך ככל שאנשים מתבגרים, היא נחלשת בהדרגה, מגבירה את הרגישות לזיהומים, מחלות אוטואימוניות ואפילו סרטן.

עד כה, מרבית המחקרים בנושא הזדקנות חיסונית התמקדו בקבוצות גיל ספציפיות ולא בכל אורך החיים. ההתקדמות בטכנולוגיות של תאים יחידה אפשרה ללמוד תאי חיסון ברמת פירוט חסרת תקדים, תוך מעקב אחר שינויים בסוגי תאים בודדים בשלבי חיים. עם זאת, עדיין חסרה מפה מקיפה ברזולוציה גבוהה של התפתחות חיסונית המכסה את הינקות עד זקנה.

על המחקר

המחקר הנוכחי נועד למלא את הפער הזה על ידי מתן מבט ברזולוציה גבוהה כיצד תאי חיסון מתפתחים לאורך החיים ומציגים מודל "עידן חיסוני" כדי לחזות את בריאות החיסון. החוקרים ניתחו דגימות דם של 220 אנשים בריאים שנעים בין ילודים ועד נונאנארים והשתמשו ברצף חומצות ריבונוקלאיות חד-תאיות (scrNA-seq) ורצף קולטן תאי T/B כדי לבחון כיצד הרכב תאי החיסון, ביטוי הגנים ואינטראקציות משתנים לאורך זמן.

בנוסף, הם יישמו ציטומטריה המונית כדי לאמת שינויים ברמת החלבון בתאי החיסון. על ידי זיהוי 25 קבוצות משנה מובחנות של תאי חיסון ומעקב אחר התפלגות ותפקודם על פני 13 קבוצות גיל שונות, המחקר כבש שינויים חיסוניים הקשורים לגיל בדיוק רב יותר מכל מחקר קודם.

כדי לנתח את התפתחות מערכת החיסון, המדענים סיווגו את המשתתפים לשמונה שלבי חיים, החל מילודים לקשישים מאוד, כיסו קטגוריות גיל שונות, כולל פעוטות, ילדים, מתבגרים, מבוגרים צעירים, מבוגרים בגיל העמידה וקשישים.

יתר על כן, המחקר השתמש במודלים סטטיסטיים, כולל כלי למידת מכונות, כדי לפתח מערכת חיזוי של גיל חיסוני אשר אושרה חיצונית באמצעות קבוצה נוספת של 89 אנשים, כולל גם משתתפים בריאים וגם אלה עם תפקוד לחיסון. מודל זה העריך את בריאות החיסון על בסיס דפוסי ביטוי גנים, והדגיש סטיות פוטנציאליות שעשויות להצביע על סימנים מוקדמים של תפקוד לקוי של חיסון.

מעבר לזהות משמרות הקשורות לגיל בתאי חיסון, החוקרים בדקו גם כיצד סוגי תאי חיסון שונים מתקשרים לאורך זמן. הם גילו שתאי T עוברים את השינויים הדרמטיים ביותר עם הגיל, במיוחד באופן בו הם מתקשרים עם תאי חיסון אחרים, תהליך קריטי לתיאום חיסוני ותגובה.

קריקטורה המציעה את היחסים האפשריים בין פתולוגיות המחלה השונות: עמילואיד, מנוקה ברובם על ידי המיקרוגליה: טאו, ברובו ברובו על ידי הפרוטאזום האוביקוויטין והסינוקליין, פינתה את המיינריה דרך הליזוזום.

קריקטורה המציעה את היחסים האפשריים בין פתולוגיות המחלה השונות: עמילואיד, מנוקה ברובם על ידי המיקרוגליה: טאו, ברובו ברובו על ידי הפרוטאזום האוביקוויטין והסינוקליין, פינתה את המיינריה דרך הליזוזום.

ממצאי מפתח: נוף חיסוני משתנה

המחקר מצא כי הזדקנות חיסונית היא תהליך רציף המושפע משלבי החיים. בתחילת החיים, תאים חיסוניים עוברים התפתחות מהירה. תגלית עיקרית אחת הייתה תת קבוצה לא מוכרת בעבר של תאי B ציטוטוקסיים, המבטאים הן סמני תאי B והן גנים ציטוטוקסיים (Gnly ו- NKG7). תאים אלה היו בשפע מאוד אצל ילדים אך כמעט נעדרים אצל מבוגרים, מה שמרמז שהם ממלאים תפקיד מכריע בהגנה חיסונית מוקדמת.

באופן דומה, תאי T (MAIT) הקשורים לרירית הקשורים לרירית, הממלאים תפקיד בחסינות הבטן, התרחבו במהלך גיל ההתבגרות. החוקרים קישרו התרחבות זו לשינויים הורמונליים ומשמרות מיקרוביומה, המשפרים את התפקוד האנטי -מיקרוביאלי של תאי MAIT ומגדילים את מגוון ה- TCR שלהם.

תאי T, ההגנה העיקרית של הגוף מפני זיהומים, הראו את השינויים הדרסטיים ביותר הקשורים לגיל. תאי T תמים, המגיבים לזיהומים חדשים, פחתו בהתמדה החל מהבגרות הצעירה, ואילו תאי T של זיכרון ואפקטור הצטברו, מה שהוביל לתשישות חיסונית. מעניין לציין כי התרחבות משובצת של תאי CD8+ T-אינדיקטיביות של הפעלה חיסונית לטווח הארוך-נצפתה בשני קצוות החיים. עם זאת, התפקידים התפקודיים של התאים המורחבים קלונלית אלה היו שונים באופן משמעותי.

  • אצל ילדים צעירים, תאי CD8+ T הראו פעילות ציטוטוקסית חזקה, ותמכו ביכולתה של מערכת החיסון להילחם בזיהומים בשלב מוקדם של החיים.
  • אצל מבוגרים מבוגרים, אותם תאים מורחבים היו קשורים לדלקת כרונית ולתשישות חיסונית, ותרמו לירידה חיסונית הקשורה לגיל.

אחת התוצאות החשובות ביותר הייתה התפתחות של מודל "עידן החיסון", המעריך את בריאותו החיסונית של האדם על בסיס ביטוי גנים וסמנים סלולריים. מודל זה נבנה באמצעות נתוני תאים יחידים ברחבי מחזור החיים ועבר אימות חיצוני, ומאשר את יכולתו להבחין בין אנשים בריאים לבין אלה עם תפקוד לקוי של חיסון. כלי זה יכול לסייע באיתור תפקוד לקוי של חיסון מוקדם, מה שמאפשר התערבויות מונעות לפני מופיעים תסמינים.

מסקנות

בסך הכל, המחקר סיפק מבט פורץ דרך על השינויים במערכת החיסון לאורך כל החיים. על ידי זיהוי מעברים מרכזיים בהרכב ותפקוד תאי החיסון, הממצאים פתחו את הדלת למודלים חזויים שיכולים לחולל מהפכה בבריאות.

החוקרים מאמינים כי עם שיפורים נוספים, מודל גיל החיסון יכול להפוך לכלי חשוב לאבחון ומניעת מחלות הקשורות לגיל, ובסופו של דבר לשפר את תוצאות הבריאות לאורך דורות. בנוסף, המחקר מחזק את הקשר בין הזדקנות חיסונית לדלקת כרונית, המניע העיקרי להזדקנות מערכתית הפוגע באיברים מרובים, כולל הלב והכבד.

דילוג לתוכן