Т-клетки - это сила безопасности иммунной системы. Они ищут патогенные микроорганизмы и чужеродные клетки в организме и выводят их из строя. Их предшественники образуются в костном мозге и мигрируют оттуда в тимус. Здесь они созревают и дифференцируются для выполнения различных задач. Ученым из Института иммунобиологии и эпигенетики Макса Планка во Фрайбурге впервые удалось наблюдать созревание иммунных клеток у живых эмбрионов рыбок данио. Во время своего развития иммунные клетки мигрируют в тимус и из него более одного раза. Таким образом, рыбка данио является идеальной животной моделью для изучения динамических процессов развития иммунных клеток.

Тимус - маленький, незаметный орган, но он также жизненно важен для функциональной иммунной системы. Это потому, что это место развития Т-лимфоцитов (Т-клеток), которые играют центральную роль в иммунной защите организма. Их предшественники поступают из костного мозга и заманиваются в тимус химическими аттрактантами, называемыми хемокинами. Попав в тимус, они развиваются в различные типы Т-клеток, которые в конечном итоге распространяются по всему телу.

Исследовательской группе Института иммунобиологии и эпигенетики Макса Планка во Фрайбурге впервые удалось наблюдать эти процессы вживую. Они отслеживали развитие Т-клеток в реальном времени у живых эмбрионов рыбок данио, начиная с формирования тимуса (скопление эмбриональных клеток, из которых развивается тимус), через миграцию клеток в орган из костного мозга, вплоть до стадии, когда полностью сформированные Т-клетки высвобождаются из тимуса.

Как обнаружили исследователи, это очень динамичный процесс: клетки-предшественники не проходят прямой путь миграции в тимус. Вместо этого они кажутся "нерешительными" и несколько раз покидают орган, прежде чем окончательно обосноваться там. "Пока мы понятия не имеем, почему это происходит", - говорит Томас Бем, директор Института Макса Планка во Фрайбурге, который руководит исследованием. Клетки также мигрируют внутри тимуса. "Это динамическое поведение было ранее неизвестно, поскольку мы не могли наблюдать за клетками в течение длительного времени", - объясняет ученый. Эти наблюдения также показывают, что миграция из костного мозга в тимус обусловлена только хемокинами и в значительной степени не зависит от кровообращения.

Для своего исследования исследователи использовали генетически модифицированные эмбрионы рыбок данио. Они особенно хорошо подходят для такого рода исследований, поскольку тимус встроен в полупрозрачную ткань, и эмбрионы можно наблюдать вживую под микроскопом. Развитие Т-клеток у рыбок данио сравнимо с развитием млекопитающих.

Исследователи использовали флуоресцентный краситель, чтобы сделать ткань тимуса видимой. Они пометили иммунные клетки другим флуоресцентным белком, который меняет цвет с зеленого на красный при воздействии света. Затем, освещая тимус, они могли наблюдать, как зеленые клетки мигрируют в тимус, в то время как красные клетки мигрируют обратно. "Это изменение цвета ясно показывает, что были задействованы одни и те же клетки", - говорит Томас Бем.

Техника также сделала видимыми движения клеток внутри тимуса: если ученые на короткое время осветили источником света только небольшую область тимуса, они могли наблюдать, как зеленые и красные клетки постепенно снова смешиваются. Мутанты рыбок Данио без бьющегося сердца предоставили исследователям доказательство того, что клетки-предшественники не просто следуют за кровотоком, когда они мигрируют в тимус, но вместо этого их привлекают туда хемокины.

Таким образом, исследователям во Фрайбурге впервые удалось отследить развитие иммунных клеток у позвоночных. "Оказывается, рыбки данио хорошо подходят для такого рода экспериментов", - говорит Томас Бем. "Например, теперь мы можем проводить прямые тесты, чтобы определить, какое влияние оказывают определенные вещества на образование и созревание Т-клеток и ткани тимуса". Таким образом, исследование не только способствует лучшему пониманию того, как работает иммунная система, метод также может помочь в разработке лекарств для лечения нарушений в работе тимуса.