Hasta ahora, la organización detallada de estas estructuras seguía siendo difícil de observar. Un estudio realizado por la Universidad de Ginebra (UNIGE) y el Centro Hospitalario Universitario Vaudois (CHUV) ha permitido visualizar estos mecanismos en tres dimensiones en un estado casi nativo. Publicado en Cell Reports, el estudio revela cómo la organización molecular de las células T citotóxicas subyace a su función, abriendo nuevas perspectivas en inmuno-oncología.
Un linfocito T citotóxico observado por criomicroscopía de expansión (crio-ExM). Los puntos coloreados en el centro son gránulos citotóxicos utilizados para destruir las células infectadas o cancerosas.
© F. Lemaitre @ UNIGE
Durante una infección o un cáncer, los linfocitos T citotóxicos se adhieren a su diana y establecen una zona de intercambio llamada "sinapsis inmunitaria", luego liberan moléculas tóxicas que desencadenan la muerte de la célula objetivo. Este mecanismo permite una destrucción precisa y controlada, esencial para proteger el organismo mientras se evita dañar las células sanas vecinas.
Al proporcionar una visión tridimensional y casi nativa de estos procesos, estos trabajos establecen un marco de referencia para analizar el funcionamiento de las células inmunitarias.
Aunque este proceso ha sido ampliamente estudiado, su organización a escala nanométrica en células humanas intactas seguía siendo difícil de abordar. Uno de los principales obstáculos radica en los métodos de preparación de las muestras, que pueden alterar las estructuras celulares frágiles. Los enfoques de imagen existentes implican a menudo compromisos entre resolución, volumen observable y preservación de las estructuras.
Una técnica para ver lo invisible
Para superar estas limitaciones, un estudio de la UNIGE y del CHUV-UNIL, apoyado por el programa TANDEM de la Fundación ISREC, se basó en la criomicroscopía de expansión (crio-ExM).
"Esta técnica consiste en congelar instantáneamente las células al someterlas a una congelación a muy alta velocidad, lo que las coloca en un estado llamado vítreo, donde el agua se solidifica sin formar cristales y preserva así fielmente las estructuras biológicas. Luego, las muestras se agrandan físicamente mediante un hidrogel absorbente, lo que permite observar su organización interna con gran precisión mientras se conserva su arquitectura casi nativa", explica Virginie Hamel, maestra de enseñanza e investigación en el Departamento de Biología Molecular y Celular de la Facultad de Ciencias de la UNIGE.
Reconstrucción 3D de un linfocito T CD8 activado, criofijado y expandido. La imagen muestra la membrana plasmática en gris transparente así como los gránulos líticos que contienen granzima B en verde y perforina en magenta.
© F. Lemaitre @ UNIGE
"Nuestros trabajos revelan que en el punto de contacto entre la célula inmunitaria y su diana, la membrana forma una especie de cúpula, cuya estructura parece estar relacionada con las interacciones de adhesión y la organización interna de la célula", destaca Florent Lemaître, posdoctorante en el Departamento de Biología Molecular de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primer autor del estudio.
El equipo de investigación también visualizó con un nivel de detalle sin precedentes los gránulos citotóxicos, responsables de la destrucción de las células diana. Revela que estas estructuras pueden variar en su organización, con uno o varios "núcleos" que concentran las moléculas activas que permiten destruir la célula objetivo.
De las células a los pacientes
"Hemos extendido este enfoque a tejidos tumorales humanos, permitiendo observar directamente linfocitos T que infiltran los tumores y su maquinaria citotóxica a escala nanométrica. Esto permite estudiar las respuestas inmunitarias directamente en su contexto clínico y comprender mejor los mecanismos que determinan su eficacia", explica Benita Wolf, jefa de clínica e investigadora asociada al Departamento de Oncología Clínica del CHUV, quien codirigió el estudio.
Al proporcionar una visión tridimensional y casi nativa de estos procesos, estos trabajos establecen un marco de referencia para analizar el funcionamiento de las células inmunitarias. Podrían contribuir a mejorar las estrategias terapéuticas, especialmente en inmuno-oncología, al permitir comprender mejor los mecanismos que determinan la eficacia —o los límites— de la respuesta inmunitaria.