Egy Melbourne-i és londoni kutatókból álló csapatnak sikerült bizonyítania, hogy a „perforin”-nak elnevezett fehérje hogyan képes lyukat ütni a célsejt membránján és megölni testünk idegen sejtjeit. A „gyilkolás” mechanizmusának felfedezéséről nemrég a világhírű tudományos szaklap, a Nature számolt be.
A perforin egy sejtoldó (citolítikus), elválasztott fehérje, amelyet az emberi szervezetben az aktivált citotoxikus T-limfociták (angol rövidítése: CTLs) és a természetes ölő T-sejtek (angol rövidítése: NKT) szintetizálnak.
A citotikus CD8+ T-limfociták (CTLs) a fehérvérsejtek egy csoportja, melyek a sejt-közvetítette immunitásban központi szerepet játszanak azáltal, hogy elpusztítják a vírusfertőzött és rákos sejteket, valamint a transzplantációs kilökődésben is szerepet játszanak. A természetes ölő T-sejtek a limfociták egy speciális típusa, melyek mintegy hidat képeznek a szervezet adaptív és ösztönös immunrendszere között, és aktivált állapotban részt vesznek a citokin termelésben és a citolítikus sejtek felszabadításában, másrészt megölnek bizonyos fajta ráksejteket és a herpesz vírus által megfertőzött sejteket.
„A perforin testünk fegyvere a tisztulásban és a halálban” – állítja a kutatási projekt vezetője, James Whisstock, az ausztrál Monash Egyetem professzora. „A perforin behatol a vírusok által fogságba ejtett, vagy rákossá fajult sejtekbe és lehetővé teszi a toxikus enzimek bejutását, amelyek belülről pusztítják el a sejtet. Nélküle immunrendszerünk nem lenne képes ezeket a sejteket elpusztítani. Most, hogy már tudjuk, valójában hogyan „dolgozik” a perforin, elkezdhetjük „finomhangolását”, melynek révén képes lesz a rákbetegség, a malária és a cukorbetegség ellen is harcolni.”
Az első olyan megfigyelést, hogy a humán immunrendszer képes lyukat ütni a célsejt membránján, 110 évvel ezelőtt a belga bakteriológus-immunológus, Jules Bordet tette, akit 1919-ben a vérszérum immuntényezőinek felfedezéséért Nobel-díjjal tüntettek ki. De vajon hogyan jutott erre a megfigyelésre?
A Monash Egyetem és a Melbourne-i Peter MacCallum Rákközpont kutatói, valamint a „London Birkbeck Egyeteme” kutatói abban a 10 éves kutatásban dolgoztak együtt, amelynek az volt a célja, hogy szálakra szedve tisztázza a perforin protein molekuláris struktúráját és funkcióját. A perforin szerkezetét az „Australian Synchrotron”, valamint a londoni székhelyű Birkbeck Egyetemen található erőteljes elektronmikroszkópok segítségével sikerült feltárni.
Az „Australian Synchrotron” egyike a világ alig 40 db olyan infrastruktúrájának (létesítményének), amely az infravöröstől egészen a kemény röntgensugarakig terjedő nagy intenzitású fény tudományos kutatási célú forrása. Egyszerűen fogalmazva, a szinkrotron a részecskegyorsítók egy típusa. Az Australian Synchrotron egy hatalmas, kör alakú, mega feszültségű szerkezet, amely nagyjából egy futball pálya méretű. A létesítmény kívülről is egy fedett futball pályához hasonlít, belül azonban fű és ülések helyett egy roppant nagy terjedelmű, egymással összekapcsolt csatornák körhálózata és high-tech berendezések találhatók. A szinkrotronok elektromosságot használnak a Napnál milliószor fényesebb erős fénysugarak termelésére. A fény akkor termelődik, amikor erős mágneses mezők szinkronizált alkalmazásával a nagy energiájú elektronokat a szinkrotron csatornákon belüli körpályán való keringésre kényszerítik.
Egy szóló perforin molekula részletes szerkezetének ismeretét a perforinok gyűrűjének elektronmikroszkópos rekonstrukciójával összekapcsolva, mely gyűrű egy modell membránban lyukat formál, feltárja, hogy ez a protein hogyan gyűlik össze a sejthártyákban történő lyukvágáshoz.
Ez a friss kutatási eredmény megerősítette, hogy a perforin molekula fontos részei meglehetősen hasonlóak azokhoz a toxinmolekula részekhez, amelyeket az olyan baktériumok, mint az anthrax (lépfene), a listeria és a streptococcus állít csatasorba az emberi szervezet megtámadásához.
„Úgy gondoljuk, hogy a molekuláris szerkezet közel 2 milliárd évet is túlélt már” – magyarázza Joe Trapani professzor, aki a Peter MacCallum Rákközpont Rák Immunológiai Programjának vezetője. „Ez a munka a szinkrotron fontosságának egy drámai illusztrációja. Egyszerűen nem tudtuk volna ezt megcsinálni e nélkül a csodálatos szerkezet nélkül. A halál fegyvere egy erőteljes molekula. Ha a perforin nem dolgozik tökéletesen, az emberi test nem képes a megfertőzött sejteket legyőzni. Egerekkel folytatott kísérletek révén már rendelkezésünkre áll egy bizonyíték azzal kapcsolatosan, hogy a nem tökéletes perforin molekula a sejtek rákos elfajulása nekilódulásához vezet, különösen leukémiában.”
A perforin a bűnös akkor is, amikor rossz sejtek kerülnek az elpusztításhoz kijelölésre, legyen szó autoimmun betegségekről, mint pl. a korai (1-es típusú) cukorbetegség, vagy a csontvelő transzplantációt követő szövetkilökődésekről.
Eredményeik birtokában a kutatók jelenleg azokat a módszereket próbálják felfedezni, amelyek segítségével a perforint úgy tudják erősíteni, hogy sokkal hatékonyabb legyen a rákbetegségek elleni védekezésben, és az olyan akut betegségek kezelésében, mint amilyen az agyat megtámadó malária fertőzés.
Továbbá, egy 1 millió dolláros támogatás segítségével olyan potenciális gátlóanyagok felfedezésén dolgoznak, amelyek képesek szuppresszálni (elnyomni) a perforint és így meghiúsítani a transzplantációs szövetkilökődéseket.
