Como o sistema imunológico decide entre combater patógenos invasores agora ou preparar-se para enfrentá-los no futuro? Descobre-se que ele pode mudar de ideia.
Cada pessoa possui de 10 milhões a 100 milhões de células T únicas, que desempenham um papel crucial no sistema imunológico: patrulham o corpo em busca de patógenos invasores ou células cancerosas para eliminar. Cada uma dessas células T tem um receptor único que permite reconhecer proteínas estrangeiras na superfície de células infectadas ou cancerosas. Quando a célula T certa encontra a proteína correta, ela se multiplica rapidamente para destruir o patógeno ofensivo.
Esse processo de proliferação dá origem tanto a células T efetoras de curta duração, que interrompem o ataque imediato do patógeno, quanto a células T de memória de longa duração, que oferecem proteção contra futuros ataques. Mas como as células T decidem se formam células que combatem patógenos agora ou células que protegem contra infecções futuras?
Somos uma equipe de bioengenheiros estudando como as células imunológicas amadurecem. Em nossa pesquisa recentemente publicada, descobrimos que ter múltiplas vias para decidir entre combater patógenos agora ou preparar-se para invasores futuros aumenta a capacidade do sistema imunológico de responder efetivamente a diferentes tipos de desafios.
Para entender quando e como as células T decidem se tornar células efetoras que combatem patógenos ou células de memória que se preparam para infecções futuras, observamos células T se dividindo em resposta a um estímulo que imita um encontro com um patógeno.
Especificamente, acompanhamos a atividade de um gene chamado fator de célula T 1, ou TCF1. Este gene é essencial para a longevidade das células de memória. Descobrimos que o silenciamento estocástico, ou probabilístico, do gene TCF1 quando as células enfrentam patógenos invasores e inflamação impulsiona uma decisão precoce entre as células T se tornarem efetoras ou células de memória. A exposição a níveis mais altos de patógenos ou inflamação aumenta a probabilidade de formação de células efetoras.
Surpreendentemente, no entanto, descobrimos que algumas células efetoras que desligaram o TCF1 no início conseguiram ligá-lo novamente após eliminar o patógeno, tornando-se posteriormente células de memória.
Por meio de modelagem matemática, determinamos que essa flexibilidade na tomada de decisões entre as células de memória é fundamental para gerar o número correto de células que respondem imediatamente e células que se preparam para o futuro, de acordo com a gravidade da infecção.
A formação adequada da memória persistente e de longa duração das células T é crucial para a capacidade de uma pessoa de se defender contra doenças que vão desde o resfriado comum até a covid e o câncer.
Do ponto de vista das ciências sociais e cognitivas, a flexibilidade permite que as pessoas se adaptem e respondam de forma ótima a ambientes incertos e dinâmicos. Da mesma forma, para as células imunológicas que respondem a um patógeno, a flexibilidade na tomada de decisões sobre se tornar células de memória pode possibilitar uma maior capacidade de resposta a um desafio imunológico em evolução.
As células de memória podem ser subclassificadas em diferentes tipos com características e funções distintas na imunidade protetora. É possível que a via em que as células de memória se divergem das células efetoras no início e a via em que as células de memória se formam a partir das células efetoras mais tarde deem origem a subtipos específicos de células de memória.
Nosso estudo se concentra na memória das células T no contexto de infecções agudas que o sistema imunológico pode eliminar com sucesso em dias, como resfriado, gripe ou intoxicação alimentar. Em contraste, condições crônicas como HIV e câncer exigem respostas imunes persistentes; células de memória de longa duração são cruciais para essa persistência. Nossa equipe está investigando se a tomada de decisão flexível da memória também se aplica a condições crônicas e se podemos aproveitar essa flexibilidade para melhorar a imunoterapia contra o câncer.
Resolver a incerteza sobre como e quando as células de memória se formam poderia ajudar a melhorar o design de vacinas e terapias que aumentam a capacidade do sistema imunológico de fornecer proteção de longo prazo contra diversas doenças infecciosas.
