Авторитетный журнал Nature опубликовал статью, в которой описывается масштабное исследование с участием 2244 пациентов из 208 отделений интенсивной терапии Великобритании. Ученые пытались разобраться, почему одни люди переносят COVID-19 легко, а другие — с тяжелыми осложнениями. Асель Мусабекова, молекулярный биолог и вирусолог, популяризаторка науки рассказывает о выводах, к которым пришли ученые.
С самого начала эпидемии ученые и врачи заметили, что у части пациентов инфекция протекает очень легко, а для многих даже и вовсе незаметно. Но некоторым, а это около 10% заразившихся, не так везет.
Здесь не лишним будет напомнить о факторах риска — это диабет, сердечно-сосудистые заболевания, почечная недостаточность, ожирение, астма. При таких болячках COVID-19 с большей вероятностью перейдет в тяжелую форму.
Почему? Ответ неоднозначен, но, скорее всего, дело в том, что организм таких пациентов уже находится в состоянии хронического воспаления. Пример: жировая ткань, которую наша иммунная система воспринимает как красную тряпку и постоянно тратит ресурсы, реагируя на нее.
Другое дело, когда мы говорим о молодых физически здоровых людях, которые с виду не имеют никаких предпосылок для осложнений. И, тем не менее, тяжелые формы COVID-19 встречаются и среди них. Тогда мы можем задать резонный вопрос: есть ли какие-то генетические особенности иммунной системы, которые могут нам помочь?
Накануне была опубликована статья в журнале Nature, в которой описывается масштабное исследование с участием 2244 пациентов из 208 отделений интенсивной терапии Великобритании. В этом исследовании сравниваются геномы (весь набор генов) пациентов с тяжелым течением COVID-19 с контрольными данными британского биобанка — более 100 тысяч контрольных геномов!
Генетические механизмы играют важную роль в предрасположенности к тяжелому течению вирусных инфекций. Широко известны, например, различия между мужчинами и женщинами. Знакомы и специфические гены, которые помогают быстро справиться с вирусом гриппа. Здесь отмечают две группы генов: первая отвечает за системное хроническое воспаление, описанное выше, и вторая группа — механизмы врожденного иммунитета.
В нашем организме существуют два основных типа иммунного ответа: эволюционно более древний, врожденный, и приобретенный (или адаптивный) иммунитет. Врожденный иммунный ответ быстр, но неспецифичен — это первая линия атаки, иммунная линия фронта. Приобретенный (в котором главную роль играют В- и Т-лимфоциты) — вооружен против конкретного противника. Его точечные агенты — антитела и специальные «снайперы», убийцы зараженных вирусом клеток не только настроены против конкретного преступника, они его помнят всю свою (длинную или короткую) жизнь, таким образом обеспечивая механизмы иммунной памяти.
В нашем теле ежесекундно происходят атаки «чужаков»: вирусов, бактерий, паразитов, а также постоянно образуются раковые клетки. Вы поранились — и на место пореза сразу бегут клеточки и молекулы для заживления.
Большая часть из этих «чужаков» отступает уже на этапе врожденного иммунитета. Стражи порядка в виде клеток, а в большей степени — молекул, постоянно отбиваются от нападения, и благодаря им адаптивный ответ часто оказывается не нужен. А когда он нужен, они посылают сигналы опасности и плакаты «Особо опасен» с портретом противника.
Во время PhD я четыре года работала в лаборатории, которая открыла некоторые из главных механизмов врожденного иммунитета. Мне было важно понять, какие гены у мух-дрозофил ответственны за распознавание вирусных РНК, и какие из этих генов также присутствуют в человеке и могут выполнять похожую функцию там.
Зачем нам это знать? Если у бактерий есть крайне иммуногенная клеточная стенка, распознав и сломав которую, можно справиться с большинством из них, то вирус — генетическая информация в упаковке из белка (и иногда жиров). В наших собственных клетках тоже полным-полно ДНК, РНК и белков. Как же понять, что вирус — это чужое?
Оказывается, у генетической информации вирусов есть определенные структурные различия. Например, РНК в виде двойной спирали или циклическая форма молекулы — структуры, которых не встретишь в обычной, не зараженной вирусом клетке.
Примечательно, что некогда казавшийся более простым врожденный иммунитет здесь играет главную роль. Да, реакция его не специфична к конкретному вирусу, но может распознать его РНК и ДНК, вовремя подать сигнал и даже порезать его на кусочки.
Так вот, если вернуться к клиническому исследованию, опубликованному в Nature, то именно эти механизмы — распознавания и реакции на коронавирусную РНК — и различаются у тяжелых больных и остального населения!
Как проводилось исследование? Метод называется Genome wide association studies — изучение геномных ассоциаций. Берется ДНК пациентов, расшифровывается полный геном и определяются участки ДНК, где мы находим основные различия между двумя группами.
При выборе контрольных данных ученые учли наличие хронических заболеваний и других сопутствующих патологий. То есть, особенностью пациентов по сравнению с контрольной группой является только тяжелое течение при COVID-19.
Почему такие исследования важны? Они приоткрывают завесу тайны в изучении генетических предпосылок иммунного ответа. А это даст возможность не только изменить подход к диагностике, зная заранее, как поведет себя иммунная система конкретного пациента, но и поможет персонализировать подход в лечении инфекций.
Именно такие исследования приведут нас в будущем к настоящей персонализированной медицине. Но персонализированный подход, такой как это исследование — трудоемкий и сложный, основанный на конкретных данных и осторожных расчетах. И такими исследованиями мы становимся к нему чуть ближе. Глядишь, и вакцина в скором времени может не понадобиться!
