Veleszületett Immunitás

Kutatás

A Drosophila sejt-közvetítette immunitása

Kutatásaink középpontjában a veleszületett immunitás alapvető folyamatainak feltárása áll.  A veleszületett immunitás kialakulásának és működésének szabályozásában szerepet játszó folyamatokat elsősorban Drosophila modellrendszerben vizsgáljuk, de összehasonlító vizsgálatokat végzünk más szervezetekben, így az emberben is. Az emberhez hasonlóan a Drosophila immunvédekezése is humorális és sejt-közvetítette folyamatok kifinomult együttműködésén alapszik, melyeknek szabályozásában humán homológ gének is részt vesznek. Míg a humorális immunválasz molekuláris folyamatait már részletesen ismerjük, addig az immunsejtek felismerési mechanizmusairól, aktiválódásáról, proliferációjáról, mozgékonyságáról és a szabályozó folyamatokról keveset tudunk. Kísérleteink elvégzéséhez laboratóriumunk széleskörű eszköztárral rendelkezik, beleértve az immunológiai, molekuláris biológiai, molekuláris genetikai, funkcionális genomikai, tömegspektrometriai, immunelektron mikroszkópiai és a valós idejű képfeldolgozási módszereket. Ezek alkalmazásával vizsgáljuk a Drosophila vérsejtek plaszticitásának szabályozását és a különböző hemocita differenciálódási útvonalakat (1. Ábra), melyek a parazitoid darázs indukciót követően, a mikroorganizmusokat fagocitáló plazmatociták darázspetéket beburkoló, nem fagocitáló lamellocitákká történő átalakulásának szabályozásában vesznek részt.

1. Ábra.  A Drosophila vérsejtek plaszticitása és transz-differenciálódása. Márkus és mtsai., J Innate Immunity, DOI: 10.1159/000369618

Mivel a Drosophila parazitákkal szembeni védekezése erős evolúciós nyomás révén alakulhatott ki, úgy gondoljuk, hogy a szabályozás folyamatainak feltárásához nagymértékben hozzájárulhat a különböző Drosophila fajok immunitásának összehasonlító vizsgálata, melyhez rendelkezésünkre áll az adatbázisokban fellelhető Drosophilidae családba tartozó fajok genomszekvenciája. 

Kísérleteink során a Drosophilidae családon belül, az ananassae alcsoportba tartozó több fajban, és az invazív Zaprionus indianus-ban egy új sejttípust fedeztünk fel, a Sokmagvú Óriás Hemocitát (2. Ábra), és leírtuk, hogy ezekben a fajokban a Sokmagvú Óriás Hemocitáknak köszönhetően a paraziták ellen egy új típusú, különösen hatékony védekezési mechanizmus alakul ki.  Munkánk során D. ananassae, D. bipectinata és Z. indianus fajokban különböző vérsejt alpopulációkat jellemző immunológiai markereket azonosítottunk, melyeknek segítségével vizsgáljuk ezt az új típusú, kivételesen hatékony védekezési mechanizmust, melyben kitüntetett szerepe lehet a Sokmagvú Óriás Hemociták kialakulása során megfigyelhető kétlépcsős genom sokszorozódásnak. A különböző fajok vérsejtspecifikus génjeinek és szabályozó régióiknak nagyfokú hasonlósága lehetőséget adott transzgenikus D. ananassae vonalak létrehozására, egy olyan genetikai rendszer kifejlesztésére mely már korábban csoportunkban, a D. melanogaster-ben alkalmazott módon, az immunológiai markerekkel kombinálva használható. Vérsejt-specifikus transzkriptom adatbázist hoztunk létre D. ananassae-ban és Z. indianus-ban, mely összehasonlító analízist tesz lehetővé a D. melanogaster és egyéb fajok adatbázisaival.

2. Ábra.  D. ananassae Sokmagvú Óriás Hemocita elpusztítja a paraziotid lárvát

Gazda-patogén kölcsönhatás vizsgálata

Az SZTE Mikrobiológiai Tanszékével együttműködésben Drosophila melanogaster-ben vizsgáljuk genomszerkesztett opportunista humanpatogén gombák fertőzőképességét és fagocitózisát, immungénekben mutáns törzsek alkalmazásával (3. Ábra). Úgy véljük, hogy vizsgálataink eredményei hozzájárulhatnak az opportunista humánpatogén gombák elleni fajspecifikus immunválasz mechanizmusának részletes feltárásához.

Csoportunk jelenleg vizsgálja az opportunista és rovarspecifikus patogének felismerésében szerepet játszó sejteket és sejtfelszíni struktúrákat a mézelő méhben. Ezekhez a vizsgálatokhoz a funkciójukban egymástól különböző vérsejt alpopulációkat jellemző referencia markereket azonosítottunk.

3. Ábra.  Opportunista humanpatogén gombák szeptikus sérülési és fagocitózis vizsgálata Drosophila-ban.