Orvosi Nobel-díj a veleszületett és szerzett immunrendszer kapcsolatának kutatásáért

A mostani díjazottak felfedezései előtt nem tudták, mi jelenti a kapcsolatot az ember védekező rendszerének két nagy része, a veleszületett és a szerzett immunitás között. A veleszületett védekezés első vonalán fennakadt kórokozók jellemzőit különleges sejtek gyűjtik össze, elemzik a bejövő információkat, és mozgásba hozzák az immunrendszer második, könyörtelenebb frontját.

A 2011-es orvosi-élettani Nobel-díjat fele részben Bruce A. Beutler és Jules A. Hoffmann kapták, az úgynevezett természetes vagy veleszületett immunrendszer kutatásáért. A díj másik felét Ralph M. Steinman kapta a dendritikus sejtekkel kapcsolatos felfedezéseiért, ám a kanadai kutató már nem érte meg a kitüntetést, ugyanis három nappal a díj kihirdetése előtt, szeptember 30-án elhunyt.

Kettős védelmi vonal

Minden percben kórokozók - baktériumok, vírusok, gombák és egyéb élősködők - milliói fenyegetik szervezetünket, amelyek ellen folyamatosan küzdenünk kell. Ezt a feladatot az ember védekezőrendszere, az immunrendszer látja el, amely két nagy részből áll.

Az első védelmi vonal "szögesdrótja" a természetes vagy veleszületett immunitás, amely falósejtjei révén pusztítani kezdi a betolakodókat. Ennek köszönhetően sokszor észre sem vesszük a káros mikrobák támadását. Az idegen anyagok olyan gyulladásos folyamatokat is elindíthatnak, amelyek hozzájárulnak az idegen szervezetek további pusztulásához.

Bruce A. Beutler és Jules A. Hoffmann

Ha a kórokozóknak sikerül áttörni ezt az első vonalat, akkor az úgynevezett adaptív (szerzett) immunrendszer lép működésbe, amelynek sejtjei ellenanyag-molekulákat (antitesteket) gyártanak, vagy közvetlenül végeznek a kórokozókkal. E második, "könyörtelenebb" frontvonalban a cél immár a szervezet teljes megtisztítása. A szerzett immunrendszer feladata az immunmemória kialakítása is: ennek során olyan memóriasejtek jönnek létre, amelyek egy jövőbeli, hasonló támadás esetén sokkal gyorsabban tudják aktiválni az immunrendszert. Ezen alapulnak a védőoltások is.

Az ősibb immunrendszer

Az immunrendszer működését és összetevőit lépésről-lépésre azonosították a 20. században. Számos, korábban Nobel-díjjal jutalmazott felfedezésnek köszönhetően kiderült például, hogyan készülnek az antitestek, és hogyan ismerik fel a T-sejtek az idegen anyagokat. Beutler, Hoffmann és Steinman felfedezései előtt azonban nem tudták, milyen folyamat aktiválja a veleszületett immunrendszert, és az sem volt világos, hogy mi biztosítja a kapcsolatot a kétfajta immunválasz között.

Jules Hoffmann 1996-ban fedezte fel - ecetmuslicákon végzett kísérletei során -, hogy melyek azok a sejtfelszíni molekulák (receptorok), amelyek aktiválják a veleszületett immunrendszer működését. Ezeknek az úgynevezett Toll-receptoroknak emlősökben is megtalálta a megfelelőit Bruce Beutler 1998-ban. Ezáltal világossá vált, hogy az ecetmuslicákban és az emlősökben is hasonló molekulák felelősek a kórokozó mikroorganizmusok felismeréséért, ezen keresztül pedig a veleszületett immunrendszer aktivációjáért. Azóta körülbelül egy tucat hasonló molekulát azonosítottak emberekben és egerekben. A molekulákat kódoló gének közötti eltérések (mutációk) következtében az egyes egyének különböző mértékben érzékenyek a fertőzésekre vagy a krónikus gyulladásos betegségekre. Hasonló receptorok növényekben is jelen vannak, ez is azt bizonyítja, hogy a veleszületett immunitás az immunrendszer evolúciósan ősibb formáját képviseli.

Kapcsolat a két immunrendszer között

Ralph M. Steinman (Rockefeller University, New York) az immunválasz szabályozásában kulcsszerepet játszó úgynevezett dendritikus sejteket fedezte fel. A fehérvérsejteknek mindössze ezredrészét kitevő dendritikus sejtek is az első vonalban találkoznak a szervezetet megtámadó kórokozókkal. A vöröscsontvelőben fejlődnek, majd szétrajzanak a szövetekbe, ahol folyamatos őrjáratot végeznek. Egy kórokozóval vagy tumorsejttel való találkozáskor a betolakodókat megtámadják, és az ezeken lévő idegen molekulák (antigének) jellemző részleteit más immunsejteknek - az adaptív immunrendszer T-sejtjeinek - bemutatják, további védekezési folyamatokat indítva el.

A dendritikus sejtek szerepének bemutatása a Svéd Királyi Tudományos Akadémián a Nobel-díj kihirdetésekor

Az immunrendszer számos sejtje rendelkezik ilyen antigén-bemutató képességgel, de a dendritikus sejtek minden más típusnál hatékonyabban végzik ezt a munkát. Az utóbbi években ezért rákellenes vakcinákat fejlesztenek a dendritikus sejtek felhasználásával.

"A dendritikus sejtek jelentik az interfészt a veleszületett és az adaptív immunrendszer között" - mondja Falus András immunológus professzor, a Semmelweis Egyetem Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézetének vezetője. Ezek az őrszem-sejteknek is nevezett sejtek érzékelik a fenyegetést jelentő mintázatokat a szervezetben, a felszínükön lévő Toll-szerű receptorok segítségével. A veszélyes mintázat alapvetően kétféle lehet: jelentheti kórokozók felbukkanását, és jelezhet "belső veszélyt", például egy tumorsejt kialakulását. A dendritikus sejtek integrálják a bejövő információkat, a nyirokszervek felé vándorolnak, és aktiválják az adaptív immunrendszert - magyarázza a szakember.

Az alapkutatástól az orvosi alkalmazásokig

Az idei díjazottak eredményei teljesen új utakat nyitottak az immunrendszer aktivációjának és szabályozásának kutatásában. Erre épülve új módszerek jelentek meg a betegségek megelőzésében és kezelésében, például hatékonyabb vakcinák a fertőzések ellen vagy az immunrendszer serkentése a rákkal való küzdelemben. Ezek az eredmények azt is segítenek megérteni, hogy miért támadja meg az immunrendszer saját szervezetünket, ami viszont a gyulladásos és allergiás betegségek kezelésében hozhat újdonságot.

A fizikai Nobel-díjat kedden, a kémiai Nobel-díjat szerdán 11.45-kor jelentik be legkorábban.