Муравьи-зомби не стали держаться за облетающие листья
Паразитические грибы офиокордицепсы сумели приспособиться к умеренному климату, поменяв стратегию управления хозяйскими организмами — муравьями-древоточцами. Американские энтомологи показали, что грибы научились действовать по-разному в разном климате. Если они обитают в тропическом лесу, они заставляют муравья прикрепиться к листу. Если же место действия — умеренные широты, то муравей вцепляется в веточку, а не в лист, который осенью упадет.
Патогенные грибы Ophiocordyceps unilateralis (название объединяет несколько видов) паразитируют на муравьях-древоточцах (триба Camponotini). Споры гриба заражают муравья, проникая сквозь его экзоскелет. По-видимому, на ранних стадиях развития офиокордицепсы выделяют химические вещества, позволяющие зомбировать насекомое и менять его поведение. Инфицированные муравьи забираются на невысокое растение, вцепляются в крупный сосуд листа (по которому движется вода и питательные вещества) и погибают. Гриб прорастает сквозь тело насекомого, используя его не только как источник питательных веществ, но и как опору, выращивает и рассеивает споры.
Офиокордицепсы обитают как в вечнозеленых тропических лесах, так и в лиственных лесах, растущих в умеренном климате. Ранее исследователи заметили, что в тропиках зараженные грибами муравьи, в основном, прикрепляются к сосудам листьев, а в умеренных широтах они вцеплялись в побеги или небольшие ветки.
Американские энтомологи под руководством Дэвида Хьюза (David Hughes) из Университета штата Пенсильвания предположили, что O.unilateralis приспособились к умеренному климату, меняя субстрат (листья или ветки), который кусали насекомые-хозяева. В вечнозеленых лесах для развития гриба годятся листья, но, вероятно, в умеренных широтах паразиты не успевали вырасти сами и вырастить споры до того, как листья опадали, поэтому им пришлось искать замену.
Чтобы доказать свою гипотезу, ученые проверили сначала на образцах грибка, собранного с муравьев, как меняются субстраты при смене тропических лесов на лиственные леса в умеренном климате. Они изучили образцы из собственной лабораторной коллекции, а также из коллекций музеев и гербариев из стран Северной и Южной Америки, Африки, Азии и Океании. Оказалось, что субстраты действительно меняются со сменой климата — в тропиках муравьи цеплялись только к листьям, а в лесах в умеренном климате — к веткам.
В следующей серии экспериментов исследователи в течение 20 месяцев следили за циклом развития O.unilateralis после того, как они заражали муравьев. Наблюдения проводились в Южной Каролине. Выяснилось, что паразитические грибы в умеренном климате развивались гораздо медленнее своих собратьев из тропиков. Они зимовали на теле мертвого муравья и прорастали только в следующем году. В то же время, известно, что в тропиках офиокордицепсы развиваются в течение нескольких недель после гибели насекомого.
И, наконец, исследователи провели филогенетический анализ офиокордицепсов, обитающих в разных частях планеты с умеренным климатом. Так они смогли выяснить, был ли у одинаково себя ведущих паразитов общий предок или они адаптировались к изменению климата независимо друг от друга. Результаты филогенетического анализа показали, что общий предок офиокордицепсов, вероятнее всего, в качестве субстрата использовал листья. Но потом, в ходе эволюции паразиты четырежды меняли листья на побеги и ветки. Исследователи предполагают, что грибы появились в тропических лесах Азии примерно 47-56 миллионов лет назад. Они распространились по другим континентам: окаменелости возрастом 47 миллионов лет находили в Германии. Позднее, в периоды изменения климата паразитам приходилось приспосабливаться и менять как свое, так и хозяйское поведение.
Авторы пришли к выводу, что их гипотеза подтвердилась, и что офиокордицепсы действительно приспособились к изменению климата, заставляя муравьев менять листья на ветки.
Ранее ученые обнаружили вид жуков-карапузиков, которые мимикрировали под муравьиное брюшко. Они хватаются за муравья, втягивают ноги и усики и в таком виде путешествуют на кочевых муравьях.
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.
