Рыбы узнали друг друга «в лицо». Но не «вверх ногами»
Группа исследователей из Японии обнаружила, что рыбы способны различать «лица» друг друга, но только если они не перевернуты. Это явление отчасти схоже с эффектом Тэтчер, который, как ранее считалось, присутствует только у млекопитающих. По мнению авторов работы, рыбы обладают специальным механизмом для распознавания «лиц». Исследование опубликовано в eLIFE, а его обсуждение и краткий обзор выложены на New Scientist.
Способность распознавать друг друга очень важна не только для людей, но и в животном мире. Восприятие лиц отличается от распознавания других объектов тем, что лицо «читается» как единая целостная система. Но если лицо перевернуть, то оно будет восприниматься просто как набор объектов, из-за чего при обработке перевернутой фотографии мозг может не обратить внимание на искажения картинки, кажущиеся очевидными, если она правильно расположена. Эта особенность восприятия называется эффектом Тэтчер (в честь бывшего британского премьер-министра Маргарет Тэтчер, на чьих фотографиях он был впервые продемонстрирован).
Рыбы медака (Oryzias latipes) — маленькие пресноводные рыбы, самки которых способны различать самцов и выбирать для спаривания наиболее знакомых. Исследователи задались целью установить, какими именно признаками руководствуются самки медака для узнавания других особей.
В ходе эксперимента использовался тест на узнавание партнера — в камеру с самкой запускали самца и наблюдали за ее реакцией. Чем более знакомым был самке самец, тем выше была вероятность спаривания. Далее исследователи помещали знакомых самца и самку в один сосуд и закрывали пленкой части тела самца — хвост, тело или голову. В первых двух случаях самка узнавала самца, однако если пленкой была закрыта голова самца, либо если вид его головы был инвертирован при помощи оптической призмы, то узнавания не происходило.
Интересно то, что эффект инвертирования проявлялся только при узнавании «лиц», в то время как перевернутые объекты рыбы распознавали так же хорошо, как и правильно расположенные. Исследователи считают, что это связано с тем, что у рыб медака, как и у людей, есть два механизма распознавания объектов — один служит для распознавания объектов в целом, а второй для распознавания только «лиц». И у людей, и у медака перевернутые лица регистрируются не как лица, а как «неопознанные» объекты, и поэтому узнавания не происходит.
Удивительно то, что с такой сложной задачей, как распознавание лиц, справляется мозг рыбы, тело которой достигает в длину всего трех с половиной сантиметров. По-видимому, узнавание друг друга необходимо медака для построения социальных взаимоотношений.
Социальная значимость узнавания лиц уже была исследована для других видов — например, тропическим рыбам цихлидам необходимо распознавать незнакомцев, поскольку они представляют потенциальную угрозу. В определенных условиях рыбы даже способны научиться распознавать лица других видов — ранее мы уже рассказывали про то, что пятнистые брызгуны способны научиться различать человеческие лица. В будущем ученые собираются сфокусировать свое внимание на роли распознавания «лиц» у медака в формировании социальных групп.
Маргарита Самборская
И еще четырех видов опухолей
Британские и датские иммунологи обнаружили на цитотоксических T-лимфоцитах рецептор, узнающий одновременно три разных опухолевых антигена. Пациент, у которого были обнаружены эти Т-клетки, смог достичь полной ремиссии меланомы четвертой клинической стадии. Такое строение T-клеточных рецепторов не дает клеткам опухоли ускользнуть от противоопухолевого иммунитета. Похожие типы Т-клеточных рецепторов есть и у здоровых людей, но их роль в противоопухолевом иммунитете пока неясна. Исследование опубликовано в виде статьи в журнале Cell. Клеточная терапия онкологических заболеваний направлена на введение в организм Т-лимфоцитов, узнающих фрагменты белков опухоли, выставляемые клетками на поверхности белков главного комплекса гистосовместимости (HLA-антигенов). Она позволяет добиться ремиссии во многих случаях, при которых другие виды лечения неэффективны. Но врачи часто сталкиваются с ускользанием опухолевого клона от такого иммунитета. Иногда достаточно нескольких месяцев, чтобы опухолевые клетки перестали экспрессировать маркер, который должны были узнавать лимфоциты. Хотя большинство Т-лимфоцитов узнают один эпитоп, некоторая часть из многообразия Т-клеточных рецепторов, образующихся в процессе созревания Т-клеток, узнает не один, а сразу несколько антигенов. Такие клетки есть и у здоровых людей, и у пациентов с аутоиммунными болезнями. Рецепторы, нацеливающие иммунную систему сразу на несколько молекул-мишеней, могли бы повысить эффективность клеточной терапии. Ведь даже если с поверхности опухоли исчезнет один антиген, то иммунный ответ против второго сохранится, и лечение останется эффективным. Шаг в сторону использования этого принципа в терапии сделала группа онкологов и иммунологов из Великобритании и Дании под руководством Эндрю К. Сьюэлла (Andrew K.Sewell) из Университета Кардиффа. На протяжении последних 15 лет они занимаются клеточной терапией меланомы. В рамках клинических исследований врачи забирали у пациентов клетки крови, отбирали среди них Т-лимфоциты, тропные к меланоме, и после культивации in vitro вводили клетки обратно пациентам. В одном из исследований, проведенном в 2011-2014 годах, участвовал пациент с четвертой клинической стадией меланомы, у которого клеточная терапия позволила добиться десятилетней ремиссии болезни (обычно же медианная продолжительность жизни с момента постановки диагноза у таких пациентов не превышает года). Ученые решили детально исследовать, с какими особенностями Т-клеточного ответа это было связано. Как выяснили иммунологи, почти вся противоопухолевая активность лимфоцитов пациента была связана одним лимфоцитарным клоном (его обозначили MEL8), который реагировал in vitro не только на меланому, но и на клетки острого миелолейкоза, опухоли молочной, предстательной и поджелудочной железы от других пациентов с таким же типом HLA-антигена (гаплотип HLA A*02:01, наиболее распространенный в мире). Это было неожиданно, ведь рецепторы этих Т-клеток чувствительны к белку мелану A, специфичному для меланоцитов и происходящих от них опухолей (включая меланому). Авторы создали библиотеку из 936 миллиардов декапептидных последовательностей и оценили in silico сродство рецепторов MEL8 к олигопептидам, связанным с HLA A*02:01. Такой скрининг позволил отобрать 500 пептидов, представленных в протеоме человека. Три из них — участки белков мелана А, BST2 и IMP2 — имели сродство к Т-клеточному рецептору MEL8 in vitro и при этом экспрессировались меланомой. У всех трех декапептидных последовательностей нашлась гомология и на уровне аминокислотной последовательности, и на уровне третичной структуры, что было подтверждено рентгеноструктурным анализом. Т-клетки, у которых есть рецепторы, тропные одновременно к мелану А, IMP2 и BST2, были обнаружены у здоровых добровольцев и у одного пациента с хроническим лимфолейкозом, но их количество было невелико. Обнаруженный вид поливалентного рецептора можно использовать и для лечения других пациентов: исследователи секвенировали последовательность Т-клеточного рецептора и трансдуцировали этой последовательностью другие линии лимфоцитов в рамках своих экспериментов. Следовательно, есть предпосылки для создания эффективной клеточной терапии опухолей или противоопухолевой вакцины. Впрочем, пока невозможно говорить, насколько безопасной было бы такое лечение, ведь исследование британских и датских ученых основано лишь на единичных наблюдениях пациентов с опухолями. Кроме того, распознавание эпитопов Т-клеточным рецептором зависит от варианта HLA.антигена, имеющегося у данного конкретного человека, и распространенность полимодальных Т-клеточных рецепторов у носителей разных вариантов HLA может отличаться. Даже сильного иммунного ответа против клеток меланомы может оказаться недостаточно для победы над болезнью — на эффективность лечения могут влиять такие факторы, как уровень тестостерона.