Centenari-credito immagine: Dan Negureanu / Shutterstock
Un atlante multi-omico rivela come i centenari mantengano potenti circuiti di cellule NK e T citotossiche, offrendo indizi per la progettazione di terapie che contrastino il declino immunitario dovuto all’età.
In uno studio recente pubblicato sulla rivista eBioMedicine, un gruppo di ricercatori ha definito le caratteristiche delle cellule immunitarie legate a una longevità eccezionale, analizzando il sangue periferico di centenari (CEN), della loro prole (CO) e di controlli comunitari più giovani (CT).
Non tutti i centenari sono fragili; alcuni hanno un sistema immunitario che sfida la loro età. Le famiglie lo avvertono ogni inverno: le infezioni persistono, i vaccini offrono una minore protezione e la guarigione richiede settimane. Questi cambiamenti riflettono l’immunosenescenza, un rimodellamento del sistema immunitario legato all’età, e l’inflammaging, uno stato infiammatorio di basso grado associato a fragilità e a un aumentato rischio di cancro. Eppure alcuni anziani sfidano questa tendenza, alludendo a programmi cellulari protettivi nel sangue che preservano la sorveglianza e la riparazione. Identificare quali cellule, geni e percorsi conferiscono resilienza potrebbe guidare lo sviluppo di vaccini, adiuvanti e terapie che aiutino le persone a rimanere indipendenti e sane. Sono necessarie ulteriori ricerche per identificare meccanismi causali e obiettivi che possano essere efficacemente tradotti in interventi nel mondo reale.
Informazioni sullo studio
I ricercatori hanno profilato le cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) provenienti da CEN sane, dalla loro prole (CO) e dai controlli comunitari (CT) in tre coorti in Cina e Giappone. Hanno combinato il sequenziamento dell’acido ribonucleico a singola cellula (scRNA-seq) con la citometria di massa a tempo di volo (CyTOF) e la citometria a flusso per convalidare l’identità cellulare e le proteine. A Lingao (Hainan), il sangue è stato sottoposto a isolamento in gradiente di densità; i partecipanti idonei non presentavano infezioni, tumori o malattie potenzialmente letali e hanno fornito il consenso informato. Lingao includeva 17 CEN, 9 CO e 14 CT; i set di dati pubblici scRNA-seq hanno aggiunto Rugao e Giappone, ottenendo un totale di 31 CEN, 17 CO e 26 CT. Le librerie sono state preparate sulla piattaforma 10× Genomics; i conteggi dei geni, gli identificatori molecolari univoci e le frazioni mitocondriali sono stati filtrati per escludere le cellule di bassa qualità.
I set di dati sono stati armonizzati, raggruppati e visualizzati utilizzando l’approssimazione e proiezione di collettore uniforme (UMAP); i lignaggi principali sono stati sotto-raggruppati per risolvere gli stati funzionali. Le librerie del recettore delle cellule T (TCR) hanno consentito l’analisi dei clonotipi. Geni differenzialmente espressi (DEG), arricchimento del pathway e traiettorie pseudotemporali sono stati utilizzati per quantificare la funzione e il differenziamento. La comunicazione cellula-cellula è stata dedotta con database ligando-recettore per esaminare il complesso maggiore di istocompatibilità di classe I (MHC-I). Pannelli CyTOF e colorazione intracellulare sono stati utilizzati per testare proteine citotossiche e fattori di trascrizione, incluso il fattore di trascrizione 3 correlato a runt (RUNX3).
Risultati dello studio
In tutte le coorti, le cellule CEN hanno mostrato un panorama immunitario periferico rimodellato. Rispetto alle cellule CT, le cellule B e le cellule T positive al Cluster of Differentiation 4 (CD4) erano meno abbondanti, mentre le cellule natural killer (NK) erano relativamente arricchite; le cellule CO mostravano spesso un pattern intermedio tra le cellule CEN e le cellule CT. All’interno dei PBMC totali, le frazioni T/NK proliferanti erano anche più elevate nelle cellule CEN, mentre le cellule T invarianti associate alle mucose (MAIT) erano più basse. In particolare, la riduzione delle cellule MAIT era più pronunciata nei centenari maschi. Questi cambiamenti indicano un sistema immunitario più snello nei fenotipi helper, ma pronto per la difesa citotossica. Anche i linfociti T gamma delta (γδ T) hanno mostrato una ridistribuzione dei sottogruppi, inclusa una diminuzione dei linfociti naïve (IL7R+) e un aumento dei sottogruppi TRGC+, in linea con un miglioramento della sorveglianza.
L’analisi scRNA-seq ha risolto i principali lignaggi e i sottoinsiemi funzionali. Nei linfociti T, le traiettorie hanno favorito gli endpoint citotossici, con pool naïve contratti e programmi effettori espansi. Nelle cellule NK, il team ha osservato caratteristiche “giovani”, tra cui distribuzioni dei sottoinsiemi, posizioni pseudotemporali più precoci e pattern recettoriali di membrana, associati a una sorveglianza efficace. RUNX3, un fattore di differenziazione citotossica, è risultato elevato nelle cellule NK e nei linfociti T CD4+ provenienti da cellule CEN, in linea con un potenziale citotossico più forte.
Le analisi della comunicazione hanno suggerito che l’immunità CEN non riguarda solo la conta cellulare, ma anche una migliore capacità di comunicazione. Le cellule NK CEN hanno mostrato interazioni migliorate con i sottogruppi di cellule T attraverso la presentazione dell’antigene mediata da MHC-I , l’adesione indotta da CD99 e le vie delle citochine MIF, facilitando così il riconoscimento dell’antigene e l’attivazione dei linfociti. Queste connessioni probabilmente contribuiscono a mantenere la funzionalità delle cellule T nonostante l’usura di alcuni compartimenti correlata all’età.
CyTOF e citometria a flusso hanno confermato i risultati a livello di singola cellula. Le cellule NK erano più diffuse mediante gating a livello proteico, mentre le cellule T e le cellule B CD4-positive erano meno diffuse. Inoltre, i pool proliferanti di cellule T/NK erano aumentati nelle cellule CEN. I test intracellulari basati sul flusso hanno rivelato una maggiore espressione del granzima B nelle cellule NK, mentre il profilo recettoriale ha catturato cambiamenti selettivi coerenti con una maggiore discriminazione del self rispetto al non-self attraverso le interfacce dell’antigene leucocitario umano (HLA), come l’aumento delle cellule NK HLA-E+. In particolare, mentre l’mRNA di KLRC1 (che codifica per il recettore inibitorio NKG2A) era elevato nelle cellule CEN, la citometria a flusso ha rivelato una riduzione della proteina NKG2A, evidenziando la regolazione post-trascrizionale.
Nel complesso, il quadro multi-omico suggerisce un rimodellamento coordinato: meno compartimenti naïve e helper, bracci citotossici preservati o intensificati e dialoghi NK-T più forti che potrebbero compensare i classici segni di immunosenescenza. Clinicamente, tali adattamenti potrebbero tradursi in un migliore controllo delle infezioni croniche e delle neoplasie maligne nell’età avanzata, senza sfociare in un’infiammazione distruttiva. Offrono inoltre un modello per terapie, vaccini, adiuvanti o strategie mirate alle citochine che mirano a ripristinare i circuiti di comunicazione e la competenza citotossica nell’invecchiamento tipico.
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Conclusioni
“Questo atlante multi-omico rivela che una longevità eccezionale è associata a un sistema immunitario che si snellisce, anziché spegnersi. Le cellule CEN trasportano meno cellule B e cellule T CD4-positive, ma mantengono, o addirittura migliorano, l’attività delle cellule NK e il potenziale citotossico delle cellule T. Altrettanto importante, le conversazioni tra cellule NK e cellule T sono rafforzate attraverso le vie MHC-I, CD99 e MIF. Queste caratteristiche suggeriscono potenziali interventi: rafforzare i programmi NK tramite la modulazione di RUNX3, sostenere un’efficace azione delle cellule T e ripristinare i circuiti di comunicazione. Applicate a terapie o vaccini, tali strategie potrebbero prolungare la durata della salute migliorando il controllo delle infezioni e la sorveglianza del cancro”, spiegano gli autori.