Т-клетки мыши прожили 10 лет в организме других мышей

Пределы пролиферации соматических клеток млекопитающих на протяжении долгого времени оставались предметом споров. Ранние представления о бессмертии отдельных клеток были опровергнуты новыми данными о «счетчике делений» в виде сокращения теломер. Концепция предела Хейфлика говорит о том, что соматические клетки в среднем способны поделиться только 50–60 раз, после чего наступает клеточное старение и смерть. Считается, что этот процесс в том числе защищает от развития рака.

CD8⁺ Т-клетки отличаются довольно специфичным пролиферационным циклом. Они способны к долгим периодам покоя и резкому переходу к пролиферации после активации. Активированные CD8⁺ Т-клетки способны поделиться 15–20 раз минимум трижды в день. Пределы пролиферационного потенциала Т-лимфоцитов — важный вопрос для терапии хронических инфекций и рака, а также для вакцинации. В результате эксперимента, продлившегося десять лет, группа ученых из США и Германии показала, что CD8⁺ Т-клетки сохраняют функциональность и способность к пролиферации на протяжении времени, во много раз превышающего продолжительность жизни организма-хозяина.

В рамках исследования самки мышей линии C57Bl/6 получали последовательные (с перерывом в 60 дней и более) иммунизации вирусом везикулярного стоматита (VSV) линии Нью Джерси; вирусом коровьей оспы, экспрессирующим нуклеопротеид VSV линии Индиана; и VSV линии Индиана. Такой режим формировал обширную и стабильную популяцию CD8⁺ Т-клеток, специфичных к пептиду N_52-59 вируса везикулярного стоматита. Эти клетки затем отбирались из селезенки и лимфатических узлов. После чего 1×10⁵ клеток пересаживали мыши-реципиенту, а цикл иммунизации и пересадки повторялся. В качестве первичных доноров использовались мыши с генотипом CD45.1⁺/CD45.2^-, все мыши-реципиенты имели генотип CD45.1^-/CD45.2⁺. Это дало возможность проследить изначальную линию лимфоцитов и отделить ее от молодых Т-клеток, принадлежащих мышам-реципиентам.

Несмотря на то, что продолжительность жизни данной линии мышей составляет всего около 1100 дней, ученые продолжали эксперимент на протяжении десяти лет. В сумме была проведена 51 последовательная иммунизация. На протяжении всего этого времени популяция CD45.1⁺ Т-клеток не потеряла способности к активной пролиферации в ответ на иммунизацию. Клетки этой популяции также успешно распространялись в нелимфатические ткани. Эти данные свидетельствуют о том, что потенциал Т-клеток к пролиферации не ограничивается возрастом изначальной популяции или количеством стимуляций антигеном.

Группа также проверила влияние частоты иммунизаций на способность Т-клеток к пролиферации. При перерывах в 28–34 дня клетки сохраняли способность к делению на протяжении 51 иммунизации. В то же время иммунизации каждые семь дней приводили к быстрому истощению пролиферационного потенциала.

Ученые измерили длину теломер Т-клеток после более 50 последовательных иммунных стимуляций при помощи ПЦР-анализа. Оказалось, что на протяжении всего периода клетки сохраняли длину теломер неизменной. Вероятнее всего, это связано с экспрессией теломеразы в активированных Т-клетках. Для оценки канцерогенной активности пересаженных клеток ученые наблюдали за их пролиферацией в отсутствии иммунной стимуляции. За 34 дня после пересадки Т-клетки прошли через меньшее число клеточных циклов, чем первичные клетки памяти организма-реципиента, то есть признаков злокачественного перерождения не наблюдалось.

Группа показала, что многократно пересаженные Т-клетки накапливают маркеры, ассоциированные с истощением функции при хронических инфекциях. Так, пересаженные Т-клетки в организме реципиента сохраняют PD1 на протяжении более 300 дней после одиночной иммунизации. При этом эндогенные CD8⁺ Т-клетки не были способны сохранять PD1 на протяжении такого долгого времени. Происходило также накопление других маркеров истощения в пересаженных Т-клетках: TIM3 и TOX.

Несмотря на внешне «истощенный» фенотип, многократно пересаженные Т-клетки сохраняли способность к пролиферации в ответ на антиген. Сохранялась также и способность к экспрессии интерферона-гамма и фактора некроза опухоли.

Истощение и вымирание популяции Т-клеток часто наблюдается при хронических инфекциях и в пожилом возрасте. Результаты нового исследования указывают на то, что подобную судьбу иммунных клеток можно предотвратить. Каждая из первичных наивных Т-клеток могла бы дать кумулятивное потомство численностью более 10⁴¹ клеток. Полученные результаты могут служить моделью и базой для дальнейшего изучения факторов и механизмов регуляции продолжительности жизни лимфоцитов с потенциальным клиническим применением полученных данных.

Истощенные CD8+ T-клетки можно вернуть в строй