أدت أبحاث قادها الدكتور ونموك هوانغ إلى فهم أفضل لكيفية اكتشاف مكونات الجهاز المناعي للجسم الخلايا المتطفلة أو التالفة، ما قد يؤدي إلى أساليب جديدة للعلاجات الفيروسية والسرطان.

وكتب هوانغ، الأستاذ المشارك في قسم الهندسة الطبية الحيوية بجامعة تكساس إيه آند إم، عن هذا في مقال نُشر مؤخرا في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.

وعندما تدخل الفيروسات إلى الجسم، يبدأ الجهاز المناعي في البحث عن الدخيل وتدميره. وتعد الخلايا التائية أحد مكونات الجهاز المناعي، وتبحث عن الفيروسات المختبئة في الخلايا المضيفة، وتعمل كخط دفاع نهائي ضد المستضدات أو الأجسام الغريبة.

وتستكشف الخلايا التائية سطح الخلايا الأخرى، وتفحص المواد المأخوذة من داخل الخلية وتعرضها بواسطة جزيئات معقدة التوافق النسيجي الرئيسي (أو باختصار جزيئات MHC) على سطح الخلايا.

وقال هوانغ: "المشكلة هي أن هناك مئات الآلاف من جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير التي تعرض الببتيدات، والقليل منها فقط من الخلايا الغازية، إن وجدت. وما تبقى منها هو نتاج طبيعي لعملية التمثيل الغذائي الخلوي، ما يعني أن الخلية التائية تحتاج إلى أن تكون قادرة على رؤية تلك الإبرة في كومة القش".

واكتشف العلماء مؤخرا أن الخلايا التائية تزيد من قدرتها على الكشف ميكانيكيا، فعندما تستكشف الخلايا التائية سطح الخلايا الأخرى، تنشأ قوة اتصال طبيعية. وإذا أصيبت الخلية بمستضد، فإن القوة المطبقة تؤدي إلى "رابطة ملتصقة" بين مستقبلات الخلايا التائية (TCR) وجزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير، ما يقوي الاتصال.

ولا تحدث هذه الرابطة بين جزيئات TCR وجزيئات MCH التي لا تحمل مستضدات معينة.

ومع ذلك، يكاد يكون من المستحيل رؤية هذا التفاعل في التفاصيل الذرية تجريبيا، لذلك طور هوانغ محاكاة حاسوبية يمكنها بشكل واقعي إظهار وتحليل التفاعل بين TCR وجزيئات MHC عند تطبيق القوة.

وقال هوانغ: "المحاكاة فقط هي التي تستطيع رؤية وتحليل الحركة الجزيئية تحت الحمل. والتجربة المعملية ليس لها هذه الدقة. الهياكل الذرية المحددة تجريبيا للبروتينات هي لقطات ثابتة، ولكن عندما يتحرك الجزيء، ليس لديك طريقة لرؤية الحركة".

وما اكتشفه هوانغ هو كيف تتحكم الحركة بين أجزاء مستقبلات الخلايا التائية (TCR) في تفاعلها مع جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير.

وعند تطبيق قوة الاتصال، يتم كبت الحركة فقط عندما يكون لجزيء معقد التوافق النسيجي الكبير مستضد مطابق، وبالتالي استقرار المجمع بأكمله.

وسترفض الحالات الأخرى التشابك مع TCR، والحركة المستمرة بين الاثنين تؤدي في النهاية إلى فصلهما. ويوضح هوانغ أن هذا يشبه نظام القفل والمفتاح حيث يتغير شكل القفل والمفتاح باستمرار، وفقط مع تطابق مثالي وتحت مستوى مناسب من قوة الاتصال، يمكن للجزيئات أن تتشابك.

وقال هوانغ إن معرفة أجزاء الجزيء التي تستجيب لقوة الاتصال يمكن أن تساعد في تكييف الخلايا التائية لتطبيقات معينة.

وبخلاف مكافحة العدوى، فإن مستقبلات الخلايا التائية هي أيضا المفتاح في علاج السرطان، حيث أوضح هوانغ: "إذا كان بإمكانك تدريب الخلية التائية على رؤية تلك المستضدات السرطانية، فسيكون هذا علاجا محددا حقا. فالعلاج الكيميائي يقتل جميع الخلايا. ولكن يمكنك تدريب الخلايا التائية للتعرف على الخلايا السرطانية بدقة بالغة".

وأضاف هوانغ أن الخطوة التالية بالنسبة له هي التحقيق في ما يتعلق بأنظمة مستقبلات الخلايا التائية المحددة.

وتابع: "لمعرفة كيف ينطبق هذا المبدأ على مستقبلات الخلايا التائية المختلفة، سأقوم بتوسيع هذا الاكتشاف الأولي. وهذا هو العمل الأول الذي وجد آلية عمل مستقبلات الخلايا التائية تحت قوة الاتصال الطبيعية".