Novel Immunomodulatory effect of miR-142 / ROCK2 Axis, on Leishmania infected macrophages

Binnen het menselijk lichaam speelt zich vaak een stille oorlog af binnen de microscopische kamers van ons immuunsysteem. De soldaten aan het front in dit conflict zijn macrofagen, een type witte bloedcel dat is ontworpen om indringers op te sporen en te vernietigen. Wanneer een parasiet genaamd Leishmania het lichaam binnendringt via de beet van een zandvlieg, verstopt deze zich binnen deze cellen. De uitkomst van de infectie hangt af van hoe de macrofaag reageert. Soms wordt de cel wakker en verandert hij in een felle krijger die giftige chemicaliën uitstoot om de parasiet te doden. Op andere momenten misleidt de parasiet de cel om een stille, passieve gastheer te worden, waardoor hij zich kan vermenigvuldigen en verspreiden. Deze verschuiving tussen een agressieve staat en een passieve staat staat bekend als polarisatie, en het vinden van een manier om de cel terug te dwingen in een vechtmodus zou de sleutel kunnen zijn tot het genezen van een ziekte die miljoenen mensen wereldwijd treft.

Een team onderzoekers van het Pasteur Instituut van Iran en andere universiteiten heeft een specifieke moleculaire schakelaar ontdekt die dit gedrag regelt. Ze richtten zich op een minuscuul molecuul genaamd miR-142, dat fungeert als een dimschakelaar voor een eiwit genaamd ROCK2. In eenvoudige termen is ROCK2 een eiwit dat de macrofaag helpt te ontspannen en passief te worden, een staat die de overleving van de parasiet bevordert. De onderzoekers ontdekten dat wanneer het lichaam geïnfecteerd is, de niveaus van miR-142 dalen, waardoor ROCK2 stijgt en de cel passief wordt. Door echter de niveaus van miR-142 kunstmatig te verhogen in het laboratorium, waren zij in staat om het ROCK2-eiwit omlaag te brengen, waardoor de macrofaag in zijn agressieve, parasitendodende modus bleef.

De studie begon met het kijken naar hoe deze cellen zich gedragen wanneer ze gezond zijn versus wanneer ze geïnfecteerd zijn. De wetenschappers namen beenmerg van muizen en kweekten deze in een schaal tot macrofagen. Ze bevestigden dat deze cellen getraind konden worden om ofwel agressief ofwel passief te zijn. Wanneer getraind om agressief te zijn, vertoonden de cellen hoge niveaus van miR-142 en lage niveaus van ROCK2. Wanneer getraind om passief te zijn, gebeurde het tegenovergestelde. De onderzoekers infecteerden deze cellen vervolgens met Leishmania major, een veelvoorkomende soort van de parasiet. Ze observeerden dat de infectie er van nature voor zorgde dat de cellen hun miR-142-niveaus verlaagden. Deze daling liet toe dat ROCK2 toenam, wat op zijn beurt hielp de parasiet te laten overleven en zich te vermenigvuldigen binnen de cel. Het leek erop dat de parasiet erin slaagde de interne machinerie van de cel te kapen om deze stil te houden.

Om te testen of ze dit proces konden omkeren, introduceerden de wetenschappers een genetisch hulpmiddel in de cellen om hen te dwingen extra miR-142 te produceren. Ze gebruikten een vector, een voertuig gemaakt van genetisch materiaal, om de instructies voor het maken van dit molecuul direct in de macrofagen te plaatsen. Het experiment was zeer efficiënt, waarbij meer dan 80 procent van de cellen de nieuwe instructies succesvol opnam. Zodra de cellen overspoeld werden met miR-142, waren de resultaten onmiddellijk en duidelijk. De niveaus van het ROCK2-eiwit daalden aanzienlijk. Omdat ROCK2 werd onderdrukt, schakelden de cellen niet over naar de passieve staat. In plaats daarvan bleven ze in hun agressieve, pro-inflammatoire modus.

De gevolgen van deze verandering waren dramatisch. In de cellen waar miR-142 werd verhoogd, daalde het aantal parasieten binnenin scherp. De cellen produceerden hoge niveaus van toxische chemicaliën, specif kinderlijk stikstofmonoxide, die erom bekend staan de parasiet te vernietigen. Tegelijkertijd werd de productie van stoffen die normaal gesproken de overleving van de parasiet helpen, zoals arginase, verminderd. De onderzoekers controleerden ook de niveaus van verschillende signaalmoleculen, of cytokinen, die het immuunsysteem vertellen wat het moet doen. Ze vonden dat de verhoogde cellen meer signalen vrijgaven die een aanval triggeren en minder signalen die het immuunsysteem kalmeren. Dit bevestigde dat de cellen de infectie niet alleen overleefden, maar deze actief bestreden.

De studie keek ook naar een specifieke oppervlaktemarker genaamd CD200, die de parasiet gebruikt om remmende signalen naar de cel te sturen, met de opdracht om te stoppen met vechten. In de cellen met hoge niveaus van miR-142 werd de expressie van deze marker verminderd, wat het de parasiet verder bemoeilijkte om de immuunrespons te verstommen. De onderzoekers verifieerden deze bevindingen met behulp van meerdere methoden, waaronder microscopische observatie van de cellen en chemische tests om eiwitniveaus te meten. Ze bevestigden dat de vermindering van ROCK2 niet slechts een tijdelijke fluctuatie was, maar een duurzame verandering die direct correleerde met de lagere parasietlast.

Dit werk benadrukt een precies mechanisme waarmee een parasiet zijn gastheer manipuleert en hoe die manipulatie kan worden beantwoord. De onderzoekers beweerden niet een geneesmiddel voor de ziekte te hebben gevonden, maar zij toonden aan dat het miR-142 en ROCK2-pad een cruciaal controlepunt is. Door te begrijpen dat miR-142 fungeert als een selectieve inhibitor van ROCK2, lieten zij zien dat het mogelijk is om de balans in het voordeel van de gastheer te verschuiven. De bevindingen suggereren dat het vermogen van de parasiet om te overleven afhankelijk is van het laag houden van de miR-142-niveaus, en dat het kunstmatig verhogen van deze niveaus de natuurlijke capaciteit van de cel kan herstellen om de indringer te doden. Dit biedt een duidelijk moleculair doelwit voor toekomstig onderzoek naar de behandeling van leishmaniasis, wat een potentieel pad biedt om de defensies van het immuunsysteem te heractiveren tegen een hardnekkige en gevaarlijke pathogeen.