Исследователи соединили лабораторную модель лимфоидной ткани с микрофлюидным аналогом костного мозга. В полученной системе удалось проследить, как антителопродуцирующие клетки перемещаются из лимфоидной ткани в костный мозг после инфекции или вакцинации.

Работа сосредоточена на плазматических клетках — конечной стадии развития B-лимфоцитов. Эти клетки вырабатывают антитела, а часть из них годами сохраняется в костном мозге, поддерживая защиту организма. Напрямую наблюдать такие клетки внутри живого человека с нужным разрешением практически невозможно, поэтому до сих пор большинство сведений об их движении и выживании получали из экспериментов на животных.

Для создания системы исследователи сначала вырастили органоид лимфоидной ткани из B-клеток человека, взятых из крови и миндалин. Клетки поместили в искусственную среду и обработали инактивированным вирусом гриппа, стимулировав превращение B-клеток в антителопродуцирующие плазматические клетки.

Затем плазматические клетки переносили в модель костного мозга на чипе. Устройство содержит сеть микроскопических сосудов, гелеобразный матрикс, питательные вещества и факторы роста. Архитектура воспроизводит две ключевые области: эндостальную нишу у внутренней поверхности кости и периваскулярную нишу вокруг кровеносных сосудов.

При наблюдении антителопродуцирующие клетки двигались по искусственным сосудам, затем скапливались вокруг сосудистой сети. Именно в периваскулярных областях они оказывались рядом с факторами, необходимыми для длительного выживания. Эндостальная ниша влияла на продолжительность жизни клеток, скорость их движения и способность закрепляться.

Часть клеток двигалась чередуя движение с паузами. Это поведение связано с сигнальной системой CXCR4-CXCL12. Рецептор CXCR4 на поверхности клеток реагирует на молекулу CXCL12, которая помогает иммунным клеткам ориентироваться в тканях и находить места закрепления.

Модель не воспроизводит всю иммунную систему и не создаёт полноценный искусственный костный мозг. Она имитирует отдельные этапы гуморального иммунного ответа и позволяет изучать взаимодействия клеток с конкретными микросредами гораздо подробнее, чем при наблюдениях в организме. Система неизбежно упрощает реальную структуру костного мозга.

Авторы планируют использовать платформу для изучения долговечности иммунитета после вакцинации, возрастных изменений иммунной системы, аллергических и аутоиммунных заболеваний. В модель можно помещать клетки разных людей и проверять, какие условия помогают плазматическим клеткам выживать, а какие их нарушают. Это также поможет при изучении заболеваний с неправильным размножением или выживанием плазматических клеток, включая некоторые типы рака крови.