En aquesta imatge podem veure la motilitat de cèl·lules del sistema immunitari en ganglis limfàtics quan un individu està afectat pel virus de la sida, segons la predicció d’un model matemàtic. Podem observar la trajectòria de 15 limfòcits T – cadascun representat amb un color – durant 5 hores en els ganglis limfàtics. Un subconjunt de limfòcits T, els limfòcits T citotòxics, són els responsables d’atacar i destruir les cèl·lules infectades o canceroses.
La imatge pertany a un estudi liderat per Gennady Bocharov, a l’Institut Marchuk de Matemàtiques Numèriques a Rússia, i ha comptat amb la col·laboració del professor de recerca ICREA al Departament de Ciències Experimentals i de la Salut, Universitat Pompeu Fabra (DCEXS-UPF), Andreas Meyerhans. Els investigadors han descrit un model matemàtic que ajuda a preveure l’activitat del sistema immunitari davant d’una infecció, en aquest cas pel virus de la sida (VIH).
Han obtingut imatges dels teixits dels ganglis limfàtics i quantificat el moviment dels limfòcits T, observant-ne la trajectòria espacial que veiem representada en la imatge.
El model matemàtic descrit i les subsegüents simulacions in-silico permeten definir quantes cèl·lules immunitàries són necessàries al gangli limfàtic per bloquejar el progrés del virus de la sida. La segona llei de Newton (el producte de la velocitat per la massa és igual a la suma de les forces que actuen sobre un cos) els ha permès formular les equacions generals del model, ja que cadascun dels més de 12.000 limfòcits T estudiats es mou seguint aquesta llei.
Els autors van utilitzar el seu model matemàtic i les subsegüents simulacions in-silico per definir quantes cèl·lules immunitàries són necessàries als ganglis limfàtics per bloquejar l’expansió de la sida.
Simulant en un ordinador la propagació de la infecció utilitzant aquest model, els investigadors han vist com la motilitat dels limfòcits T determina la seva capacitat per detectar i destruir cèl·lules infectades pel VIH. Se sap que les cèl·lules infectades alliberen partícules virals entre 18 i 24 hores des de l’inici de la infecció. Per aquest motiu, és necessari que hi hagi prou limfòcits actius abans de les 18h – segons el model, un 5% dels limfòcits T citotòxics totals.
Però durant una infecció per HIV, creix el teixit connectiu dels ganglis limfàtics. Això redueix la motilitat dels limfòcits i pot ser que no siguin a temps per detenir la propagació del virus. Així, el model suggereix que les futures vacunes contra el VIH haurien d’aconseguir més del 5% dels limfòcits T citotòxics específics de l’antigen i garantir la seva mobilitat normal.
Aquest model es podria adaptar per estudiar d’altres malalties infeccioses i ajudar a desenvolupar els llindars de cèl·lules immunitàries necessàries per combatre-les.
Fonts de finançament: la Fundació de Ciència Russa, el “Program 5-10” de la Universitat RUDN, el Ministeri Espanyol d’Economia, Indústria i Competitivitat ui FEDER i el Programa per Unitats d’Excel·lènciathe en I&D “María de Maeztu”.
Vols veure la teva foto aquí? Envia’ns imatges relacionades amb la ciència o la vida al PRBB a ellipse@prbb.org.
Grebennikov Dmitry, Bouchnita Anass, Volpert Vitaly, Bessonov Nikolay, Meyerhans Andreas, Bocharov Gennady. Spatial Lymphocyte Dynamics in Lymph Nodes Predicts the Cytotoxic T Cell Frequency Needed for HIV Infection Control. Frontiers in Immunology, June 2019. DOI: 10.3389/fimmu.2019.01213.
