Giải mã khả năng nhận diện "người cũ" siêu chính xác của hệ miễn dịch

Với chúng ta, việc hồi tưởng khuôn mặt của ai đó từ 30 năm trước thật chẳng dễ dàng. Tuy nhiên, với những tế bào bé nhỏ trong hệ miễn dịch, việc ghi nhớ “kẻ thù” đã trở thành bản năng.

Còn nhiều thắc mắc liên quan đến khả năng lưu trữ kí ức này được đặt ra từ bao năm qua nhưng vẫn chưa có câu trả lời thỏa đáng.

Một nghiên cứu mới đây đã hoàn thiện quy trình ghi nhớ mầm bệnh của cơ thể. Từ đó, lời giải cho năng lực ghi nhớ các thông tin của tế bào miễn dịch như một thư viện tổng hợp về các “trận chiến” trong quá khứ cũng được hé lộ.

Khả năng ghi nhớ siêu phàm của các "cựu chiến binh"

Các nhà khoa học từ đại học California, Berkeley đã sử dụng đồng vị hydro để đánh dấu các bạch cầu bên trong các tình nguyện viên. Từ đó, họ theo dõi một loại virut được chọn lọc đặc biệt từ lúc bắt đầu sự nhiễm trùng đến khi hệ miễn dịch hoàn thành sứ mệnh.

Thật ra, công cuộc hoàn thiện toàn bộ quá trình miễn dịch thích ứng cùng khả năng ghi nhớ và loại bỏ các mầm bệnh đặc biệt đã được tiến hành từ vài thế kỉ trước đây. Các nghiên cứu cho thấy cơ thể chúng ta có nhiều loại bạch cầu khác nhau có khả năng phát hiện và phá hủy các tế bào ngoại xâm. Hai trong số đó là tế bào B, giúp hình thành và tiết ra các kháng thể hoạt động như “1 thẻ tên” gắn vào các tế bào có hại; và tế bào T, thực hiện hàng loạt các nhiệm vụ liên quan đến miễn dịch như việc nhận biết các phần tử gây hại từ bên ngoài.

Tế bào bạch cầu.

Hai loại tế bào này cùng nhau đóng vai trò là các nhà “sử học”, ghi chú lại những tàn dư sau trận chiến như các cựu chiến binh. Đấy chính xác là cách các tế bào miễn dịch thực thi nhiệm vụ phát hiện và ghi nhớ các sự kiện đã diễn ra - ít nhất là trên khía cạnh hóa học - và lưu giữ chúng trong thời gian dài.

Nhà dinh dưỡng học và tác giả chính của dự án, Marc Hellerstein từ đại học Berkeley cho hay: “Công trình này giúp giải quyết được những câu hỏi cơ bản về nguồn gốc và tuổi thọ của tế bào kí ức con người CD8+T, vốn được tạo ra sau những cơn nhiễm trùng cấp tính”.

Được mệnh danh là một loại “tế bào sát thủ”, tế bào gây độc CD8+T được sản sinh bên trong tuyến ức để nhận diện những tế bào “quen mặt”. Sau khi đảm bảo cơ thể không bị nhiễm lại tế bào cũ, chúng được thả tự do để đi “săn” các đối tượng nguy hiểm hơn như tế bào ung thư, vi khuẩn hoặc các tế bào bội nhiễm vi -rút

Khi xác định được đối tượng, cơ thể sẽ kích thích sản sinh thêm tế bào gây độc T này. Từ đó, một “đội quân” nhỏ sẽ giải phóng hóa chất và rải lên tế bào “địch”, tạo ra những lỗ hở trên kết cấu màng bề mặt và phá hủy chúng.

Không phải tế bào gây độc T nào cũng tham chiến để tiêu diệt các tế bào nguy hại. Một số sẽ đóng vai trò phòng bị để kịp thời ngăn chặn đợt tấn công của các khối u hoặc mầm bệnh cũ nếu chúng trở lại.

Khả năng bào chế các loại vắc-xin mới

Để hiểu rõ hơn về quy trình này, các nhà nghiên cứu đã cho 40 tình nguyện viên uống nước có chứa deuterium (hydro nặng) thay vì hydro tiêu chuẩn để đánh dấu toàn bộ tế bào mới mà cơ thể họ tạo ra ở các khoảng thời gian khác nhau. Tiếp đó, các nhà nghiên cứu sẽ tiêm vắc-xin ngừa bệnh sốt vàng có siêu vi trùng còn sống đã bị làm cho yếu đi - đây cũng là loại vi rút không có tại nơi các tình nguyện viên sinh sống.

Với sự hình thành của các tế bào CD8+T mới, các nhà nghiên cứu có thể theo dấu được các tế bào này hàng tháng liên tục để nắm rõ số lượng và sự thay đổi về mặt hóa học của chúng. Cùng lúc này, có một phát hiện lí thú được tìm thấy. Khi cơ thể bắt đầu phản ứng với liều vắc-xin, một loạt tế bào ký ức được tạo ra. Các tế bào thoạt trông như các tế bào gây độc T còn non, chỉ với một điểm khác biệt duy nhất, gen của chúng được đánh dấu có dấu hiệu liên quan đến di truyền ngoại gen với một loại tế bào trước đây từng bị tiêu diệt.

“Các tế bào này như các cựu chiến binh. Chúng cắm trại bên trong máu và các mô, nơi diễn ra các trận chiến trước đây và chỉ chực chờ sự xuất hiện của bệnh sốt vàng” - Hellerstein chia sẻ. “Chúng sẽ nghỉ ngơi trong yên lặng và ngụy trang như những tên lính mới. Tuy nhiên, chúng thực sự là những kẻ từng trải, sẵn sàng bắt tay vào hành động và phản công mạnh mẽ nếu bọn xâm lược quay lại.”

Khoảng thời gian yên tĩnh này chính là bí quyết thành công của các tế bào này. Đây là thời gian chúng lặng lẽ ẩn mình và sẵn sàng chuyển sang trạng thái sung sức, hành động kịp thời khi các mầm bệnh quay về.

Trung bình, một tế bào T sẽ có chu kỳ bán rã là 30 ngày. Tức là khoảng sau 1 tháng, các tế bào bạch cầu hầu như chết hết. Còn các tế bào T ngụy trang như trên có chu kì bán rã lên tới 450 ngày. Nhờ đó, chúng có thể bám liên tục trong nhiều năm, nếu không muốn nói là hàng chục năm. Việc ngày càng hiểu rõ về hệ thống kí ức của các tế bào miễn dịch giúp chúng ta biết cách khai thác theo hướng có lợi cho con người.

“Nắm bắt được nền tảng của những lợi ích dài hạn nhờ vào hệ thống kí ức miễn dịch sẽ giúp các nhà khoa học bào chế ra những loại vắc-xin tốt hơn, hiểu rõ hơn về sự khác biệt giữa các căn bệnh và chẩn đoán chất lượng đáp ứng miễn dịch của mỗi cá nhân” - Hellerstein lạc quan chia sẻ về tương lai của nghiên cứu này.