Nobelova cena za fyziologii či medicínu 2025: Co drží na uzdě imunitní systém?

Obr. 1  Zleva Mary Brunkowová, Fred Ramsdell a Šimon Sakaguči

S imunitní tolerancí to nebude tak jednoduché…

V 80. letech 20. století se zdálo, že odpověď na otázku, jakým mechanismem se receptory T lymfocytů „učí“ rozlišovat patogeny od tělu vlastních antigenů, je celkem jasná. Selekční proces centrální tolerance probíhá v brzlíku, kde T lymfocyty dozrávají a při tom se setkávají s tkáňově specifickými antigeny v medulárních epitelových buňkách brzlíku. Nově vytvořené T buňky, které na tělu vlastní antigeny reagují, podléhají apoptóze a nejsou vpuštěny do krevního oběhu.

Přestože je proces centrální tolerance velmi robustní, některé autoreaktivní T lymfocyty z brzlíku přece jen uniknou. Dlouho nebylo jasné, jak se jich organismus dokáže zbavit. Jedním z možných vysvětlení byla existence tzv. supresorových T buněk. Studie, které tuto hypotézu zkoumaly, však byly značně nekonzistentní a zdálo se, že žádné takové buňky neexistují. Hypotéza byla nakonec zamítnuta a výzkum víceméně opuštěn.

Strážci imunitního systému

Mladý lékař Šimon Sakaguči z výzkumného ústavu Aichi Cancer Center v Nagoji však byl přesvědčen, že imunitní systém musí mít jakési „strážné buňky“, které jsou schopné potlačit aktivitu ostatních T buněk. Vycházel z výsledků experimentů svých kolegů, kteří chirurgicky odstranili brzlík novorozeným myším. Předpokládali, že se u těchto zvířat vytvoří menší množství T lymfocytů a budou mít oslabenou imunitu. Ukázalo se však, že imunitní systém myšek po thymektomii byl naopak přehnaně aktivní a rozvinula se u nich řada autoimunitních onemocnění.

Aby tomuto jevu lépe porozuměl, izoloval Sakaguči na počátku 80. let z geneticky identických myší zralé T buňky, které poté aplikoval zvířatům s odstraněným brzlíkem. Výsledek byl zajímavý –⁠ podání T lymfocytů myši před rozvojem autoimunitních onemocnění ochránilo. T lymfocyty, které Sakaguči použil, se vyznačovaly přítomností povrchového proteinu CD4. Ten je charakteristický pro pomocné T_H buňky, jejichž hlavní úlohou je přilákat k rozpoznanému patogenu další komponenty imunitního systému. Cytotoxické lymfocyty, které patogeny likvidují, na svém povrchu nesou protein CD8.

Nová třída T lymfocytů

Sakaguči na základě výsledků svých experimentů usoudil, že kromě T_H lymfocytů musí existovat ještě další třída CD4⁺ T buněk. Aby tuto hypotézu mohl potvrdit, potřeboval najít způsob, jak od sebe jednotlivé populace T lymfocytů rozlišit. Po více než 10 letech trpělivého úsilí nakonec v roce 1995 se svým týmem ukázal, že CD4⁺ T lymfocyty nesoucí povrchový marker CD25 (alfa podjednotku receptoru pro interleukin IL-2) mají schopnost regulovat imunitní procesy (viz obr. 2). Vědecká komunita však byla k existenci regulačních T lymfocytů (T_regs) poměrně skeptická.

Obr. 2  Experimenty vedoucí k objevu nové třídy T lymfocytů

Pátrání po příčině autoimunitních onemocnění

Další střípek do mozaiky periferní regulace imunity přinesli biologové Mary Brunkowová a Fred Ramsdell. Ty v 90. letech 20. století zaměstnávala americká biotechnologická firma Celltech Chiroscience, jejímž cílem byl vývoj léčiv proti autoimunitním nemocem. Brunkowová s Ramsdellem pracovali s myším kmenem scurfy („šupinaté“), náhodně připraveným ve 40. letech 20. století během práce na projektu Manhattan. Jedná se o myši s recesivním autoimunitním onemocněním podmíněným mutací v chromosomu X. Polovina samečků se rodí zdravá, zatímco postižení myšáci mají šupinatou olupující se kůži, extrémně zvětšenou slezinu a lymfatické uzliny a přežívají jen několik týdnů. V 90. letech už bylo známo, že onemocnění je způsobeno napadením vlastních tkání T lymfocyty.

Brunkowová s Ramsdellem se rozhodli najít kauzální mutaci scurfy, což byl v době nedostupného rychlého sekvenování úkol značně nelehký. Genetické mapování ukázalo, že mutovaný gen se nachází přibližně uprostřed chromosomu X, jenž sestává ze 170 milionů párů bází. Podrobnější mapování oblasti o délce přibližně 500 tisíc nukleotidů ukázalo, že v cílové oblasti se nachází přibližně 20 genů (viz obr. 3). Laureáti tyto kandidátní geny zdravých myší postupně porovnávali s kmenem scurfy. Uspěli až po letech pečlivé práce při 20. pokusu. Podařilo se jim identifikovat inzerci 2 nukleotidů vedoucí k posunu čtecího rámce a zavedení předčasného terminačního kodónu do doposud neznámého genu podobného skupině genů forkhead/winged-helix (FOX). Úlohou této rodiny transkripčních faktorů je regulace aktivity jiných genů účastnících se buněčného růstu, proliferace, diferenciace a dlouhověkosti.

Obr. 3  Hledání mutace scurfy

Objevený gen nazvali Foxp3 a pomocí elegantních rescue experimentů ukázali, že skutečně odpovídá za fenotyp scurfy. Prokázali také, že mutace v lidském homologu FOXP3 jsou zodpovědné za vzácné autoimunitní onemocnění IPEX (immune dysregulatin, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked) s recesivní dědičností. IPEX postihuje chlapce, projevuje se jako novorozenecký diabetes a další endokrinní poruchy, a pokud neproběhne alogenní transplantace krvetvorných buněk, má fatální průběh.

Regulační T lymfocyty chrání tkáně

O 2 roky později se Šimonu Sakagučimu podařilo prokázat, že gen FOXP3 kontroluje vývoj T_regs buněk, které brání ostatním T lymfocytům napadat vlastní tkáně, čímž navozují periferní imunitní toleranci. Úlohou T_regs je také zklidnění imunitního sytému po eliminaci patogenů.

Výsledky letošních laureátů Nobelovy ceny položily důkladné základy dalšímu výzkumu. Ukázalo se například, že některé nádory jsou schopné využívat T_regs buňky pro únik před imunitním dozorem, a ve vývoji jsou proto léčiva, která cílí právě na tento mechanismus. Naopak u autoimunitních onemocnění je snahou podpořit organismus k tvorbě většího množství T_regs a probíhají studie s podáváním IL-2 nebo izolací a následným pomnožením či modifikací T_regs, které jsou poté vráceny do krevního oběhu pacienta.

(este)

Zdroje:
1. Fernholm A. They understood how the immune system is kept in check. Popular science background. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2025. The Nobel Prize, 2025 Oct 8. Dostupné na: www.nobelprize.org/uploads/2025/10/popular-medicineprize2025-2.pdf
2. Hedestam G. K., Kämpe O. Immune tolerance. The identification of regulatory T cells and FOXP3. Scientific background. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2025. The Nobel Prize, 2025 Oct 8. Dostupné na: www.nobelprize.org/uploads/2025/10/advanced-medicineprize2025.pdf
3. Sakaguchi S., Sakaguchi N., Asano M. et al. Immunologic self-tolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 receptor alpha-chains (CD25). Breakdown of a single mechanism of self-tolerance causes various autoimmune diseases. J Immunol 1995; 155 (3): 1151–1164.
4. Brunkow M. E., Jeffery E. W., Hjerrild K. A. et al. Disruption of a new forkhead/winged-helix protein, scurfin, results in the fatal lymphoproliferative disorder of the scurfy mouse. Nat Genet 2001; 27 (1): 68–73, doi: 10.1038/83784.
5. Wildin R. S., Ramsdell F., Peake J. et al. X-linked neonatal diabetes mellitus, enteropathy and endocrinopathy syndrome is the human equivalent of mouse scurfy. Nat Genet 2001; 27 (1): 18–20, doi: 10.1038/83707.
6. Bennett C. L., Christie J., Ramsdell F. et al. The immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked syndrome (IPEX) is caused by mutations of FOXP3. Nat Genet 2001; 27 (1): 20–21, doi: 10.1038/83713.
7. Hori S., Nomura T., Sakaguchi S. Control of regulatory T cell development by the transcription factor Foxp3. Science 2003; 299 (5609): 1057–1061, doi: 10.1126/science.1079490.