Личинки-уклонисты не стали тратить химическую отрыжку на врагов. И выжили
Личинкам соснового пилильщика выгодно не участвовать в коллективной отрыжке, с помощью которой они защищаются от хищников, — у личинок, которые не помогают коллективу защититься, повышается вероятность дожить до стадии куколки. Исследование о поведении личинок опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Личинки обыкновенного соснового пилильщика (Diprion pini) известны тем, что коллективно обороняются от птиц и членистоногих с помощью отрыжки липкой жидкостью, содержащей терпены поедаемой ими сосны. Когда так поступают много личинок сразу, своеобразный липкий и токсичный барьер между ними и нападающим мешает тому поймать какое-то отдельное насекомое. Предыдущие исследования показали, что благодаря такой стратегии личинки лучше выживают в группах, чем поодиночке, однако обычно не все индивиды в группе участвуют в коллективной обороне.
Карита Линдстедт (Carita Lindstedt) из университета Йювяскюля в Финляндии и ее коллеги пишут, что на поведении этих личинок удобно изучать, как в сообществе возникает и сохраняется кооперация. Такая групповая защита требует от каждого индивида затрат, что создает стимул «зайцам» уклоняться от нужного поведения и все равно получать выгоду от общего труда.
Чтобы узнать, как оборонительная отрыжка сказывается на отдельных личинках и их выживаемости, группа Линдстедт вырастила колонию личинок соснового пилильщика в лаборатории. Получив 480 личинок, внешне похожих на гусениц, и взвесив каждую из них, ученые разбили их на восемь экспериментальных групп. Группы личинок кормили сосновой хвоей с разным содержанием смоляных кислот и на протяжении 20 дней периодически по несколько раз осторожно тыкали в спину капиллярной трубочкой, провоцируя отрыжку, которую потом собирали этой же трубочкой. На часть групп «нападали» ежедневно, чтобы симулировать частые встречи с хищниками.
Поведение всех личинок — участвовали они в коллективной обороне или нет — фиксировалось, и они делились на «кооператоров» и «уклонистов». После этого ученые разделяли личинок и следили за тем, доживут ли они до стадии куколки, сколько на это уйдет дней и в каком состоянии находилась их иммунная система. Кроме того, исследователи изучали количество и состав липкой отрыжки и содержание в ней терпенов.
Оказалось, что в целом у «кооператоров» иммунная система слабела. На диете с низким содержанием смоляных кислот, которую проще переварить, личинки производили больше отрыжки и активнее ее расходовали, но только когда их атаковали редко — ежедневные атаки увеличивали количество «уклонистов» во всех группах. При этом самцы чаще самок не участвовали в обороне, и им это было выгоднее: «уклонисты» среди них быстрее набирали массу, чем «кооператоры» (для самок такой зависимости не было). Наконец, личинки, которых тыкали ежедневно и которые при этом защищались, реже доживали до стадии куколки.
Таким образом, заключают ученые, на то, насколько активно личинка пилильщика обороняется от хищника вместе с сородичами, влияет и качество питания, и частота нападений. Кроме того, отдельным личинкам участие в обороне обходится достаточно дорого, уменьшая их шансы на выживание.
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.
