Làm thế nào các tế bào miễn dịch kiểm soát lựa chọn trong một số lượng rất lớn protein tương tự nhau trong cơ thể để phát hiện tác nhân xâm lấn ngoại lai và chiến đấu với tác nhân xâm nhiễm?
GS vật lý Paul Francois tại đại học McGill cho biết: “Đối với các tế bào miễn dịch, việc lựa chọn các protein ngoại lai giống như việc mò công đáy bể.” Việc hiểu làm thế nào các tế bào miễn dịch giải quyết thử thách kinh khủng này rất quan trọng, vì nó cung cấp sự hiểu biết cốt yếu trong việc tìm hiểu các bệnh thuộc hệ thống miễn dịch, từ bệnh AIDS đến bệnh tự miễn.
Trong một nghiên cứu được công bố ngày 21 tháng 5 trên tạp chí Physical Review Letters, GS Francois và Jean-Benoit Lalanne đã sử dụng công cụ máy tính để kiểm tra loại hệ thống miễn dịch nào được sử dụng để phát hiện nồng độ thấp các kháng nguyên ngoại sinh (đặc điểm của sự xâm nhiễm tiềm tàng) trong một biển kháng nguyên tự thân hiện diện bình thường trên bề mặt tế bào.
Sự mô phỏng trên máy tính của các nhà nghiên cứu tiết lộ một giải pháp đơn giản đến ngạc nhiên dựa trên hiện tượng đã biết rõ của sự thích nghi sinh hóa – một cơ chế sinh hóa chung cho phép các sinh vật đối phó với nhiều loại điều kiện môi trường. Để tìm giải pháp, máy tính sử dụng một thuật toán dựa trên thuyết tiến hóa của Darwin. Thuật toán này đã được thiết kế trước đây bởi nhóm nghiên cứu của GS Francois, tạo các mô hình toán học ngẫu nhiên của hệ thống sinh hóa. Sau đó nó tính điểm bằng cách so sánh đặc tính của những hệ thống này với các đặc tính được xác định trước của hệ thống miễn dịch. Các hệ thống có số điểm cao nhất được lặp lại trong lần tiếp theo có biến đổi, và quy trình được lặp lại qua nhiều lần liên tục đến khi các hệ thống đạt đến số điểm lý tưởng. Trong trường hợp này, hầu như tất cả các giải pháp rất giống nhau, cho thấy chúng có cùng cấu trúc và motif chủ chốt.
Các tế bào T của hệ thống miễn dịch phân biệt các phối tử ngoại lai (màu đỏ) và tự thân (màu xanh) bằng việc sử dụng một công cụ sinh hóa nội sinh.
GS Francois nói: “Hướng tiếp cận của chúng tôi cung cấp một khung giả thiết đơn giản hơn trong việc tìm hiểu điều gì đang diễn ra. Mô hình của chúng tôi có nhiều điểm tương đồng với các hệ thống miễn dịch thực” như việc các tế bào miễn dịch kiểm soát lựa chọn trong một số lượng rất lớn protein của cơ thể để phát hiện tác nhân xâm lấn ngoại lai và khởi động đáp ứng miễn dịch.
Vũ Thanh Bình
Theo ScienceDaily
