Uma questão desconcertante em imunologia tem sido, como as células imunológicas se lembram de uma infecção ou vacinação para que possam entrar em ação décadas depois? Pesquisa liderada por cientistas da Universidade da Califórnia, Berkeley, em colaboração com investigadores da Emory University, encontrou uma resposta:um pequeno grupo das mesmas células imunológicas que responderam à invasão original permanecem vivas por anos, desenvolver características únicas que os mantêm preparados e esperando que o mesmo micróbio volte a invadir o corpo.

Antes deste estudo, os cientistas não tinham certeza de como as células podem se lembrar de uma infecção de até 30 anos antes. Para desvendar este mistério, a equipe de pesquisa rastreou um tipo específico de célula imunológica através do corpo humano nas últimas semanas, meses e anos após uma vacinação que confere proteção a longo prazo.

Os pesquisadores rastrearam as células T dentro do corpo das pessoas depois que receberam a vacina de longa duração contra o vírus da febre amarela, usando uma tecnologia desenvolvida em Berkeley para monitorar o nascimento e a morte de células em humanos por longos períodos de tempo. Os pesquisadores descobriram que as células T CD8 +, responsável pela imunidade de longo prazo contra a febre amarela, proliferam rapidamente na exposição à vacina, mas depois evoluem, começando cerca de quatro semanas após a vacinação, em um "pool de memória" de células que vivem mais de 10 vezes mais do que a célula T média.

"Este trabalho abordou questões fundamentais sobre a origem e longevidade das células T CD8 + de memória humana geradas após uma infecção aguda, "disse Marc Hellerstein, co-autor sênior e professor de ciência nutricional e toxicologia na UC Berkeley. "Compreender a base da memória imunológica eficaz de longo prazo pode ajudar os cientistas a desenvolver vacinas melhores, compreender as diferenças entre as doenças e diagnosticar a qualidade das respostas imunológicas de cada pessoa. "

O estudo será publicado no dia 13 de dezembro na revista Natureza . O trabalho foi financiado por doações do National Institutes of Health.

Quando alguém toma uma vacina ou é exposto a um novo agente infeccioso, células que reconhecem o invasor, mas nunca haviam sido acionadas antes - chamadas células ingênuas - respondem dividindo-se como loucas e desenvolvendo funções de combate a infecções. Isso cria um grande pool das chamadas células de memória, nomeado por sua capacidade de lembrar o agente infeccioso específico e responder com eficácia a ameaças repetidas posteriormente. Hora extra, o grande pool se reduz a um pequeno número de células de memória de longo prazo, que são preparados para fornecer proteção tardia. Mas os cientistas têm debatido como essas células de memória são mantidas e prontas para atacar por tanto tempo após a exposição inicial.

Este estudo descobriu que uma das maneiras pelas quais o pool é mantido por anos após a vacinação é através do desenvolvimento de vários recursos exclusivos. Na superfície e por meio das ações de seus genes, parecem células que nunca foram expostas a uma infecção, mas em seu DNA os pesquisadores encontraram uma impressão digital, chamado de padrão de metilação, que os identifica como tendo enfrentado a batalha como uma célula de combate a infecções, que são chamadas de células efetoras.

"Essas células são como soldados veteranos, acampados no sangue e tecidos onde lutam suas batalhas, esperando a febre amarela aparecer, "disse Hellerstein." Eles estão descansando em silêncio e usam roupas de novos recrutas não testados, mas eles são profundamente experientes, pronto para entrar em ação e preparado para expandir descontroladamente e atacar agressivamente se os invasores retornarem. "

Para o estudo, Hellerstein aplicou uma técnica que desenvolveu para sua pesquisa sobre HIV / AIDS na década de 1990 e tem usado amplamente desde então para rastrear o nascimento e a morte de células no corpo humano. A equipe de pesquisa fez com que os participantes bebessem pequenas quantidades de água que continham deutério em vez de hidrogênio. O deutério não é tóxico, mas é ligeiramente mais pesado que o hidrogênio, para que os cientistas possam rastreá-lo por espectrometria de massa quando for incorporado ao DNA recém-replicado nas células do corpo, que ocorre apenas durante a divisão celular. Usando este método, os cientistas podem descobrir se um pool de células é novo ou antigo, porque as células recém-nascidas terão deutério em seu DNA. Cientistas ou médicos que monitoram as células ao longo do tempo verão que os níveis de deutério nas células de vida curta serão diluídos depois que os pacientes voltarem a beber água normal, enquanto os níveis de deutério nas células de vida longa permanecerão altos. No novo estudo, pessoas beberam água de deutério em momentos diferentes após receber a vacina do vírus vivo da febre amarela e os pesquisadores isolaram células T dos pacientes, então analisou seu conteúdo de deutério.

O vírus da febre amarela não é uma ameaça nos Estados Unidos, o que significa que todos os assuntos não foram expostos anteriormente e não seriam expostos após o período de marcação, tornando a vacina ideal para estudar o que acontece com as células recém-geradas por um longo período de tempo, when there is no longer any infectious agent to fight.

After a first acute exposure to an infectious agent or vaccine, the body has an initial phase with lots of short-lived infection fighting soldiers, called effector-memory cells. Then after the threat is cleared, effector cells go away and small numbers of long-term memory cells are present. One of the central questions in immunology was whether the long-term memory cells went through an effector stage or went on a separate pathway of their own. The research team found that that a subset of the effector-memory pool that had divided extensively during the first two weeks after vaccination stayed alive as long-term memory cells, dividing less frequently than once every year.

The extremely long life-span of the surviving memory cells allows them to specialize over time into a unique, previously unrecognized type of T cell. The long-term memory cells have some molecular markers that make them look like naive cells that have never activated, including a gene expression profile that looks like that in naive cells, yet have other molecular markers on their DNA of having gone through battle as effector cells.

"These results make it clear that true long-term memory cells were once effector cells that have become quiescent, " Hellerstein said. "This apparently keeps them poised to respond rapidly as new effector cells upon re-exposure to the pathogen."

The research team calculated that the half-life of these long-term memory cells is 450 days, compared to a half-life of about 30 days for the average memory T cell in the body, during which they are in general repeatedly exposed to common antigens in the environment. So when the memory pool goes quiet, these unique cells retain a fingerprint stemming back to the original exposure, and remain primed to respond rapidly if there is re-exposure to the pathogen.

"The combination of molecular evidence of a unique life history with direct measurement of their long life span is what gives this study such power, " Hellerstein said. "The technology to measure the dynamics of the birth and death of cells and advances allowing it to be applied to very small numbers of cells let this study happen."