Model kultur sel baru menyoroti peran protein kekebalan dalam penyakit menular

Model kultur sel manusia dari sel kekebalan paru-paru yang paling penting, makrofag alveolar, membantu menghasilkan temuan penting yang mendorong para peneliti untuk memikirkan kembali peran protein kekebalan lain dalam penyakit menular. Penelitian tersebut baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Alam.

Makrofag alveolar ditemukan jauh di dalam paru-paru tempat mereka menghilangkan bakteri, virus, dan patogen berbahaya lainnya. Mengumpulkan sel-sel khusus ini dari donor untuk mempelajarinya secara rinci memerlukan metode yang invasif, mahal dan memakan waktu. Para peneliti di Texas Biomedical Research Institute (Texas Biomed) mengembangkan cara inovatif untuk lebih mudah menghasilkan sel-sel “alveolar macrophage-like (AML)” manusia di laboratorium yang meniru makrofag unik ini hampir sama. Mereka menerbitkan tentang AML tahun lalu.

Model ini sudah berkontribusi pada penelitian biomedis global.

Kolaborasi internasional

Baru-baru ini Alam Dalam penelitian ini, sel AML digunakan bersama dengan model berbasis sel lainnya dan penelitian genetik manusia yang ekstensif untuk mendapatkan wawasan baru tentang protein pemberi sinyal kekebalan yang disebut faktor nekrosis tumor (TNF) dan perannya dalam tuberkulosis (TB). Studi internasional yang sangat kolaboratif ini dipimpin oleh para peneliti di The Rockefeller University di New York; Laboratorium Genetika Manusia untuk Penyakit Menular di Paris, Perancis; dan Universitas Antioquia UdeA di Medellín, Kolombia.

“Sangat menarik melihat para ilmuwan di seluruh dunia mulai menggunakan model AML dalam pekerjaan mereka dan melihat bagaimana model ini dapat membantu mengungkap mekanisme mendasar dari sistem kekebalan tubuh yang dapat mengubah cara kita menangani penyakit menular,” kata Larry Schlesinger, MD, Texas Biomed Profesor dan Presiden/CEO, yang ikut mengembangkan model AML dengan Staf Ilmuwan Susanta Pahari, Ph.D.

Eksperimen kunci

TNF telah lama dianggap penting untuk melindungi manusia dan berbagai spesies lainnya dari infeksi. Dalam studi saat ini, para peneliti menemukan bahwa TNF memang penting untuk melindungi terhadap TBC, namun tidak terhadap penyakit menular lainnya. Hal ini dibuktikan dengan analisis genetik ekstensif terhadap dua saudara sepupu di Kolombia yang tidak memiliki TNF yang berfungsi dan pernah hidup hingga usia 20-an dan 30-an tahun dengan penyakit TBC berulang, namun cukup sehat dan tidak memiliki penyakit berat lainnya.

Eksperimen yang menggunakan model AML, bersama dengan model sel lainnya, membantu memastikan secara pasti mengapa hal ini terjadi. Secara khusus, TNF bertanggung jawab memicu pelepasan molekul yang disebut spesies oksigen reaktif (ROS) dalam makrofag alveolar untuk membantu membunuh bakteri tersebut. Mycobacterium tuberkulosisbakteri penyebab TBC. Ketika TNF tidak ada atau tersumbat, ROS tidak dilepaskan dan bakteri dapat menyebar di paru-paru.

A Alam Artikel “Berita dan Pandangan” yang menyertai makalah tersebut mencatat bahwa proyek tersebut “mewakili perpaduan luas antara penelitian klinis dan fungsional yang menimbulkan pertanyaan baru.”

Misalnya, mungkin peran yang dikaitkan dengan TNF dilakukan oleh molekul lain dan dapat berfungsi sebagai target pengobatan baru untuk gangguan inflamasi, demikian siaran pers Rockefeller.

“Sebagai ilmuwan, kami ingin membuat penemuan, namun hal yang sama memuaskannya adalah mengembangkan alat yang memungkinkan orang lain membuat terobosan sendiri dan memberikan dampak yang lebih luas pada kesehatan manusia,” kata Dr. Pahari.

Perbedaan AML

Secara historis, para peneliti perlu mengumpulkan makrofag alveolar dari donor melalui pencucian paru-paru yang invasif dan memakan waktu. Model makrofag lain telah dikembangkan tetapi kekurangan fitur tertentu yang unik untuk makrofag alveolar. Model AML menyelesaikan kedua masalah tersebut dengan memulai dengan pengambilan darah sederhana dari donor. Monosit darah, sejenis sel kekebalan, dikombinasikan dengan bahan-bahan yang meniru lingkungan paru-paru dalam cawan kultur sel. Selama seminggu, monosit berubah menjadi sel yang sangat mirip makrofag alveolar yang kemudian dapat digunakan dalam penelitian seperti ini. Sel-sel AML ini saat ini sedang dievaluasi dalam model lung-on-chip yang lebih kompleks dan bahan-bahan khusus diuji dengan sel induk untuk menghasilkan AML dalam jumlah yang lebih besar.

Protokol langkah demi langkah untuk menghasilkan sel AML di laboratorium dipublikasikan di Protokol STAR pada bulan Juni.