L'esame del sangue fornisce informazioni sulla storia delle infezioni di una persona

Il progetto si concentra sui linfociti T. Questi ultimi sono coinvolti nel sistema immunitario. Queste cellule sono coinvolte nel sistema immunitario e agiscono come truppe di difesa: Sono addestrati a riconoscere le molecole estranee, ad esempio quelle di un determinato agente patogeno. Se ne trovano una, danno l'allarme, si moltiplicano e combattono l'intruso.

Tuttavia, i linfociti T sono altamente specializzati: Ogni essere umano ne ha circa 100 milioni di tipi diversi. Ognuno di questi tipi è alla ricerca di un diverso segnale di allarme. Alcuni si attivano, ad esempio, quando incontrano una molecola di un virus influenzale. Altri, ad esempio, possono essere stimolati da una certa proteina presente sulla superficie dei virus della rosolia.

I recettori si attaccano al patogeno

Queste risposte sono innescate da sensori presenti sulla superficie dei linfociti T: I recettori delle cellule T. Essi reagiscono a specifici indicatori molecolari che possono avere un aspetto molto diverso a seconda del tipo di recettore. "Chiamiamo questi indicatori antigeni", spiega il Prof. Dr. Kilian Schober dell'Istituto di Microbiologia - Microbiologia Clinica, Immunologia e Igiene (direttore: Prof. Dr. Christian Bogdan) dell'Uniklinikum Erlangen, il cui gruppo di ricerca è sostenuto dal finanziamento. "I recettori delle cellule T possono legarsi agli antigeni, ma solo se corrispondono esattamente, come una chiave a una serratura".

Di solito, quando ciò accade, le cellule T iniziano a dividersi rapidamente. Questo crea un intero arsenale di cellule identiche, o cloni. Poiché tutte hanno lo stesso recettore delle cellule T della cellula madre, possono anche riconoscere l'antigene in questione. La maggior parte di essi muore dopo aver combattuto con successo l'infezione. Tuttavia, alcune di esse, note come cellule T di memoria, sopravvivono. Esse garantiscono che il sistema immunitario possa affrontare meglio questo specifico agente patogeno in futuro.

Le infezioni lasciano tracce durature nel sistema immunitario

"Ogni infezione lascia una traccia nel sistema immunitario", sottolinea Schober. "Per esempio, chi ha avuto l'influenza avrà più cellule T i cui recettori corrispondono agli antigeni del virus influenzale rispetto a chi non l'ha avuta". In base a questa premessa, dovrebbe essere possibile determinare con quali agenti patogeni una persona è entrata in contatto nel corso della sua vita controllando quali cellule T circolano nel suo sangue. Ciò fornirebbe anche un'indicazione di quali agenti patogeni si può ritenere che siano immuni.

Tuttavia, questo potenziale diagnostico non viene attualmente sfruttato appieno. Il progetto INTRA-SEQ dovrebbe cambiare questa situazione. L'acronimo sta per "Diagnosi delle infezioni mediante analisi e sequenziamento dei recettori delle cellule T". È una descrizione abbastanza accurata degli obiettivi dei ricercatori: Sperano di determinare quali recettori si moltiplicano nel caso di quali infezioni. Sperano che una piccola puntura di spillo sia sufficiente per ottenere una panoramica dell'intera storia di infezione e dello stato immunitario di un individuo. Il principio di base è simile alle procedure sierologiche consolidate basate sugli anticorpi, anche se queste sono generalmente utilizzate solo per un agente patogeno alla volta.

Quali sono le analogie tra i recettori delle cellule T nelle persone che hanno avuto determinate malattie?

È un'impresa complessa: Esistono notevoli differenze tra i recettori delle cellule T di persone diverse. Inoltre, un'infezione non porta alla riproduzione di un clone di cellule T specifico. Invece, ogni agente patogeno ha centinaia o migliaia di caratteristiche distintive diverse e può innescare la moltiplicazione di altrettante cellule T con i recettori corrispondenti. "Tuttavia, l'esposizione a determinati agenti patogeni fa sì che molte persone sviluppino cloni di cellule T simili o addirittura identici", spiega Schober. Si crea così uno schema, una "impronta digitale immunologica", molto individuale nei dettagli, ma in grado di fornire indicazioni riproducibili sugli agenti patogeni che una persona ha incontrato in passato.

I ricercatori prenderanno quindi in esame persone che hanno avuto un'infezione da determinati agenti patogeni nel corso della loro vita. Il confronto dei recettori delle loro cellule T consentirà ai ricercatori di identificare le caratteristiche comuni specifiche di questi particolari agenti patogeni. I ricercatori utilizzeranno algoritmi tratti dal campo dell'apprendimento automatico. "In questo modo, speriamo di creare librerie di recettori delle cellule T tipiche di determinate malattie", spiega Schober.

Collaborazione tra diversi ospedali e istituti

I ricercatori si stanno concentrando in primo luogo sui virus che possono causare complicazioni in gravidanza, come ad esempio l'agente patogeno della rosolia. L'obiettivo è, ad esempio, quello di determinare se le donne in gravidanza hanno ancora un'immunità sufficiente da un precedente vaccino contro la rosolia, analizzando le cellule T. "Allo stesso tempo, i nostri dati contribuiranno alla compilazione di un database globale di sequenze di recettori delle cellule T collegate ad agenti patogeni noti", spiega Schober. "In futuro, un singolo test potrebbe essere sufficiente per illustrare la storia di infezione di un individuo nel corso della sua vita".

Questi obiettivi possono essere realizzati solo combinando le competenze di specialisti di varie discipline. Il progetto INTRA-SEQ prevede quindi la collaborazione tra l'Istituto di Microbiologia, l'Istituto di Virologia (Prof. Dr. Klaus Überla, Dr. Philipp Steininger), il Dipartimento di Medicina 3 - Reumatologia e Immunologia (Prof. Dr. Thomas Harrer) e il Dipartimento di Ostetricia e Ginecologia (Prof. Dr. Matthias Beckmann, PD Dr. Michael Schneider).