Угнетение
иммунной системы — типичный признак хронической вирусной инфекции и раковых
опухолях. Возникающая вследствие этого недостаточная защита организма ведет к
осложнениям и усугублению состояния больного. Международный коллектив ученых
исследовал способ активизировать иммунные клетки в рамках терапии ВИЧ-больных.
Со статьей можно ознакомиться в журнале PLOS Computational
Biology. Исследования
поддержаны Российским научным фондом.
Т-клетки — это основа нашего иммунитета. Они играют
центральную роль в защите организма при вирусных инфекциях и раковых
заболеваниях. Среди Т-лимфоцитов существует распределение обязанностей. Часть
из них — Т-хелперы — распознает чужеродные агенты на поверхности
специализированных клеток иммунной системы, а Т-киллеры, привлеченные их
сигналами, устраняют угрозу. Как и все клетки нашего организма, готовые к
работе Т-лимфоциты возникают в процессе многократного деления и дифференцировки
клеток-предшественников, не имеющих четкой специализации. В регуляции этого
сложного механизма можно выделить стадии, служащие контрольными пропускными
точками, или чекпойнтами. Их наличие позволяет вовремя обнаружить и обезвредить
клетку с нарушениями в жизненном цикле. В таких чекпойнтах происходит проверка
работоспособности и «профпригодности» клеток, и, если не все в порядке, запускается
процесс их подавления вплоть до гибели. Одной из таких пропускных точек служит
узнавание сигнальных молекул специальными рецепторами PD-L1 на поверхности
Т-клеток.
ВИЧ-инфицированные и раковые больные испытывают
сильную нагрузку на иммунитет. В первом случае Т-хелперы умирают из-за вируса,
который в них размножается, а во втором — после курса химиотерапии. Кроме того,
когда клетки иммунной системы получают чрезмерное количество сигналов, это
приводит их к так называемому состоянию истощения. Т-клетки начинают работать
неэффективно, а иногда их пул вовсе перестает обновляться. Сегодня лечение
ВИЧ-больных основано на применении высокоактивной антивирусной терапии, которая
помогает сдерживать размножение вирусов и таким образом снижает уровень инфекции,
но не восстанавливает иммунную систему.
Международный коллектив ученых выяснил, что при
терапии опухолей с помощью антител, блокирующих рецепторы контрольной точки,
усиливается процесс деления Т-клеток. Они выдвинули гипотезу о том, что
использование таких «подавителей» контрольных точек иммунного ответа может
помочь и при терапии ВИЧ-инфицированных больных. Неочевидность этого результата
связана с тем, что восстановление роли Т-клеток имеет двоякий эффект: с одной
стороны, оно усиливает контроль за инфекцией с помощью Т-киллеров, а с другой —
увеличивает число Т-хелперов, в которых и размножается ВИЧ.
Для проверки гипотезы ученые выделили у пяти
пациентов Т-клетки и наблюдали за их делением в присутствии «подавителя»
рецепторов PD-L1 и без него. Оказалось, что блокада чекпойнта оказывает
положительное влияние на рост популяции Т-лимфоцитов. Максимальное количество
делений оценивали с помощью маркировки клеток флуоресцентным («светящимся»)
красителем. Полученные результаты впоследствии описали с помощью математической
модели. Благодаря ей ученые предсказали эффект воздействия блокады на общий
уровень вирусной нагрузки и восстановление количества здоровых Т-хелперов.
«Мы разработали математическую модель, позволяющую
исследовать эффект иммунотерапии антителами, блокирующими активность рецептора
PD-L1. С ее помощью мы сможем предсказать клинические результаты такой терапии
для пациентов с различными вариантами течения ВИЧ-инфекции с учетом
индивидуальных показателей иммунного реагирования. Полученные результаты
свидетельствуют о том, что PD-L1-иммунотерапия должна иметь благоприятный
эффект для большинства ВИЧ-инфицированных больных», — подводит итог
Геннадий
Бочаров, доктор физико-математических наук, ведущий научный
сотрудник Института
вычислительной математики имени Г. И. Марчука РАН и профессор Первого Московского государственного
медицинского университета имени И. М. Сеченова.
В работе также принимали участие сотрудники
факультета вычислительной математики и кибернетики Московского государственного
университета имени М. В. Ломоносова, Института вычислительной математики имени
Г. И. Марчука РАН, а также лаборатории инфекционной биологии Университета
Помпеу Фабра (Барселона, Испания) и Каталонского института исследований и
повышения квалификации (Барселона, Испания).
Картинка 1. Геннадий Бочаров — ведущий научный
сотрудник Института вычислительной математики имени Г. И. Марчука РАН,
профессор Первого Московского государственного медицинского университета имени
И. М. Сеченова. Источник: Геннадий Бочаров.
Картинка 2. Валерия Желткова — аспирантка факультета
высшей математики и кибернетики МГУ имени М. В. Ломоносова, младший научный
сотрудник Института вычислительной математики имени Г. И. Марчука РАН.
Источник: Геннадий Бочаров.
Картинка 3. Андреас
Мейерханс — руководитель лаборатории инфекционной биологии Университета Помпеу
Фабра, профессор ICREA.
Картинка 4. Жорди
Аргилагу — сотрудник лаборатории инфекционной биологии Университета Помпеу
Фабра.
Картинка 5. Кристина Пелигеро — сотрудница лаборатории
инфекционной биологии Университета Помпеу Фабра.
Картинка 6. Схема модели жизненного цикла и
функционирования Т-лимфоцитов при ВИЧ-инфекции. Источник: Геннадий Бочаров.