Проучване описва нов метод за анализ на пироптозата - процесът на клетъчна смърт, който обикновено се причинява от инфекции и води до излишно възпаление в тялото, и показва, че този процес, който дълго се смяташе за необратим веднъж иницииран, всъщност може да бъде спрян и контролиран.

Откритието на изследователи от Университета на Илинойс, за което се съобщава в Nature Communications, означава, че учените имат нов начин за изследване на заболявания, които са свързани с неправилно функциониращи процеси на клетъчна смърт, като някои видове рак и инфекции, които могат да бъдат усложнени от извънконтролно възпаление, причинено от процеса. Тези инфекции включват сепсис например и синдром на остър респираторен дистрес, който е сред основните усложнения на заболяването COVID-19 .

Пироптозата е поредица от биохимични реакции, които използват газдермин, протеин, за отваряне на по-големи пори в клетъчната мембрана и дестабилизиране на клетката. За да разберат повече за този процес, изследователите на Университета на Илинойс в Чикаго проектират „оптогенетичен“ газдермин чрез генетично инженерство на протеина, за да реагира на светлина.

„Процесът на клетъчна смърт играе важна роля в тялото, както в здрави, така и в нездравословни състояния, но изучаването на пироптозата, която е основен вид клетъчна смърт, е предизвикателство", оментира Гари Мо (Gary Mo), асистент в катедрата по фармакология и регенеративна медицина и катедрата по биомедицинско инженерство в Медицинския колеж към Университета на Илинойс.

Мо заявява, че методите за изследване на механизмите на пироптоза, действащи в живите клетки, са трудни за контролиране, тъй като се инициират от непредвидими патогени, които от своя страна имат различни ефекти в различните клетки и хора.

„Нашият оптогенетичен газдермин ни позволи да пропуснем непредсказуемото поведение на патогена и променливия клетъчен отговор, защото имитира на молекулярно ниво това, което се случва в клетката, след като пироптозата започне“, отбелязва Мо.

Изследователите прилагат този инструмент и използват технология за флуоресцентно изображение, за да активират прецизно газдермин в клетъчни експерименти и да наблюдават порите при различни обстоятелства. Те откриват, че определени условия, като специфични концентрации на калциеви йони например предизвикват затваряне на порите само за десетки секунди.

Този автоматичен отговор на външни обстоятелства предоставя доказателство, че пироптозата динамично се саморегулира.

„Това ни показа, че тази форма на клетъчна смърт не е еднопосочен процес. Процесът всъщност е програмиран с "бутон за отмяна", извключвател“, разказва Мо. „Разбирането на това как да контролираме този процес отваря нови начини за откриване на лекарства и сега можем да намерим лекарства, които работят и за двете страни – това ни позволява да мислим за настройка, усилване или ограничаване на този тип клетъчна смърт при заболявания, където можехме преди това само да премахваме този важен процес."

“Gasdermin D pores are dynamically regulated by local phosphoinositide circuitry” by Ana Beatriz Santa Cruz Garcia, Kevin P. Schnur, Asrar B. Malik and Gary C. H. Mo, 10 January 2022, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-021-27692-9

Scientists Discover How To Halt and Control Cellular Death Process – Previously Thought To Be Irreversible, University Of Illinois At Chicago