Цей рік тільки почався, але вже ознаменувався грандіозними звершеннями в галузі імунології. Завдяки останнім досягненням з’явилася непримарна надія розробити універсальну вакцину, подолати розсіяний склероз, а також набути стійкої резистентності до харчових алергенів.
! Декодування імунної системи
Одна з найскладніших проблем у галузі імунології та розробки вакцин полягала у відсутності вичерпних (або хоча б задовільних) даних про те, який вигляд має нормальна імунна система людини з точки зору молекулярної біології.
Хоча знаменитий проект «Геном людини» й здобув грандіозний успіх — геном Homo sapiens було секвеновано повністю, що дало змогу розробити нові інструменти його редагування та космічно пришвидшити прогрес генної терапії, — він не вивчав розмірів і складності імунної системи людини. До сьогодні навіть вважали, що втілити в життя аналогічний проект неможливо: імунна система людини «теоретично розшифровці не піддається».
Проте це сталося — імунітет декодовано! Уперше в історії вчені змогли повністю «прорахувати» імунну систему людини, котра за складністю в мільярди разів перевищує геном Homo sapiens.
У нещодавньому дослідженні вчені секвенували ключову частину цієї великої та загадкової системи — гени, що кодують репертуар (набір) рецепторів циркулюючих В-клітин.
Автори спеціально сконцентрувалися на певній частині адаптивної імунної системи: рецептори циркулюючих В-клітин відповідають за синтез антитіл — ці клітини вважають детермінантою імунітету вищих організмів. Рецептори випадковим чином відбирають і об’єднують сегменти генів, утворюючи унікальні послідовності нуклеотидів, так звані клонотипи.
Таким чином, досить невеликій кількості генів вдається забезпечити неймовірне розмаїття рецепторів, завдяки чому імунна система може розпізнати будь-який патоген, зокрема такий, із якими вона ніколи ще не стикалася.
Вчені клонували і секвенували сегменти генів, котрі регулюють рецептори циркулюючих В-клітин (такої глибини секвенування раніше не вдавалося досягти), після лейкаферезу зразків, отриманих від трьох дорослих добровольців. Крім цього, дослідники провели аналогічний аналіз клітин пуповинної крові трьох немовлят. (Мета роботи полягала в отриманні максимальної кількості даних про обмежену кількість людей, але тільки за кількома параметрами — автори відмовилися від традиційної моделі збору інформації з великої вибірки.)
Сумарно дослідники секвенували варіабельні ділянки рецепторів приблизно 40 млрд клітин. Зрозуміло, що це не всі B-клітини, котрі циркулювали в крові кожного учасника експерименту. Проте вирахувати їх загальну кількість цілком реально. І коли, поступово збільшуючи обсяг оброблюваних даних, простежити, як при цьому зростає чисельність варіантів, то можна екстраполювати результати на повний комплект вказаних антитіл.
Отже, середня прогнозована кількість унікальних циркулюючих у крові клонотипів — близько 25 млрд. (Для початку дослідники прийняли за окремий клонотип унікальні послідовності, але після поправки на часті мутації цифра зменшилася на 35-46% за рахунок об’єднання тотожних послідовностей.)
Дублювання послідовностей антитіл виявилося несподівано високим поміж індивідуумами, виявляли спільні клонотипи навіть у дорослих і новонароджених. Розуміння біологічних основ цієї подібності допоможе отримати антитіла для розробки універсальних вакцин.
Та головне питання полягало в тому, були ці «дублі» наслідком якогось спільного біологічного/екологічного чинника чи виникали спонтанно.
Щоб відповісти на нього, дослідники окремо виростили синтетичний набір В-клітин, який допоміг їм довести, що дублювання клонотипів, котре спостерігали в попередньому експерименті, траплялося частіше, ніж можна було очікувати від випадковості (рис. 1). Отже, можна зробити висновок: універсальні антитіла закладені в самій природі людини. А це виправдовує реалістичність очікувань щодо розробки імунотерапевтичних засобів, які «працюватимуть» в усіх популяціях пацієнтів.
Це дослідження проводили фахівці з медичного центру Університету Вандербільта та суперкомп’ютерного центру Сан-Дієго в рамках масштабної багаторічної ініціативи Human Vaccines Project, спрямованої на визначення генетичних основ здатності людей адаптуватися до величезного спектра захворювань. Спільна робота з розширення та інтерпретації результатів дослідження триває. На порядку денному:
- секвенування інших ділянок адаптивної імунної системи (репертуару рецепторів Т-клітин);
- нарощування додаткових демографічних даних (дослідження зразків від представників різних рас та етнічних груп, а також від довгожителів);
- застосування алгоритмів штучного інтелекту для подальшої розробки великих обсягів даних, які сприятимуть таким самим грандіозним дослідницьким інсайтам у майбутньому.
! Атака на розсіяний склероз
Здається, це нейродегенеративне захворювання, нарешті, взяли в облогу: мабуть, ніколи на цю тему не проводили стільки різноманітних і проривних досліджень, як останнім часом. І вони крок за кроком наближають нас до розробки ефективних методів патогенетичного, а не симптоматичного лікування розсіяного склерозу.
Зокрема, остаточно підтверджено роль В-клітин у патогенезі цього захворювання, хоча дуже довго вважали, що за ушкодження мієліну несуть відповідальність лише Т-кілери. Тепер достовірно відомо: імунні В-клітини, отримані з крові таких пацієнтів, виділяють специфічні молекули, токсичні для нервових клітин. Ці біохімічні сполуки руйнували нейрони через апоптоз. При цьому лімфоцити, отримані від здорових людей, аналогічної активності не демонстрували.
На жаль, поки що всі ролі В-клітин у патогенезі розсіяного склерозу остаточно не з’ясовані. Зокрема, невідомо, чи дійсно В-клітини функціонують як клітини, що презентують антиген, запускаючи захворювання або призводячи до його рецидивів (рис. 2). Можливо, вони є здебільшого «допоміжною» зброєю імунної атаки, котра нарощує симптоми та пришвидшує прогресування розсіяного склерозу.
Хоча вже доведено, що В-клітини опосередковують розвиток захворювання за допомогою механізмів, не тільки пов’язаних з імуноглобулінами (Ig) або цитокінами (передусім IL). Наразі вчені намагаються ідентифікувати токсичний фактор (або кілька таких факторів), котрий виділяють В-клітини. У разі успіху вони зможуть нівелювати ще одну ланку в патогенезі цього захворювання.
Паралельно представлено перші результати роботи зі з’ясування ролі епігенетичних факторів у розвитку та прогресуванні розсіяного склерозу: у наукових колах чимало прихильників теорії, згідно з якою цю хворобу запускають фактори навколишнього середовища, котрі провокують зміни в експресії генів.
Зокрема, вдалося розшифрувати механізм дії диметилфумарату, який призначають для лікування розсіяного склерозу. Американські дослідники стверджують: він змінює епігенетичний ландшафт Т-клітин, і це дещо полегшує перебіг захворювання.
Також було детальніше вивчено молекулярні механізми цієї хвороби. Попередні дослідження показали, що симптоми ремітуючого розсіяного склерозу маніфестують під час атак імунної системи на аксони в білій речовині головного мозку.
Набагато менше уваги дослідники присвятили прогресуючій формі розсіяного склерозу. Хіба що було встановлено: ця стадія більше пов’язана з імунними атаками на сіру речовину, а основною мішенню антитіл є не аксони, а β-синуклеїн. Проте досі було невідомо, чому Т-клітини змінюють мішені з прогресуванням захворювання. Група дослідників з Німеччині заповнила ці прогалини, довівши, що важливу роль в атаках імунної системи проти β-синуклеїну в пацієнтів із розсіяним склерозом відіграє специфічність Т-клітин. Отримана інформація вдосконалить методи імунотерапії розсіяного склерозу, котрі вже сьогодні демонструють дуже переконливі результати. Проте ще одна молекулярна мішень розробникам не завадить!
! Розширено горизонти терапії харчових алергій
Історія лікування харчових алергій за принципом «подібне подібним» налічує не одне десятиліття. Проте алергенспецифічну імунотерапію не можна назвати методом, який підходить якщо не всім, то хоча б більшості пацієнтів. Нещодавно вченим вдалося його значною мірою вдосконалити!
Наприкінці лютого 2019 року австралійська біотехнологічна компанія Aravax повідомила про успішне завершення першої фази клінічних досліджень імунотерапевтичного препарату нового покоління PVX108, призначеного для лікування алергії на арахіс. Уперше для терапії цієї смертельно небезпечної форми харчової алергії застосовували не цільні білки арахісу, а розщеплені з них пептиди. Це дало PVX108 дві суттєві переваги:
- усунення ризику розвитку поширеного побічного ефекту «канонічної» імунотерапії — небезпечної алергічної реакції;
- значно вища ефективність (поки підтверджена лише на моделі тварин).
Що стосується клінічних досліджень за участю людей, то під час першої фази оцінювали тільки безпечність застосування PVX108. У більшості випадків побічний ефект PVX108 проявлявся всього-навсього в тимчасовій шкірній реакції в місці введення. Тяжчих небажаних реакцій у разі застосування препарату зафіксовано не було (усього в дослідженні взяли участь 66 осіб).
Крім того, новий засіб має ще одну суттєву перевагу: застосовувати «дезактивований» алерген потрібно всього один раз на місяць, тоді як більшість наявних методів імунотерапії передбачають щоденне введення в організм наднизьких доз небезпечних протеїнів.
Подібний підхід (використання в якості активної речовини пептидів з алергенного продукту харчування) може бути застосований і при створенні нових препаратів для імунотерапії інших форм харчової алергії.
Втім, прихильники «класичної» імунотерапії поки не збираються здавати своїх позицій. Про це свідчать результати дослідження, поведеного вченими Університету Північної Кароліни. За допомогою стандартної пероральної імунотерапії їм вдалося забезпечити десенсибілізацію до білків курячих яєць у 28% учасників, а у 50% вдалося домогтися стійкої антиген-специфічної інертності. Щоправда, експериментальна терапія тривала майже чотири роки.
Крім того, серед багатьох (рис. 3) розробляють ще один варіант лікування: вчені з університету Вандербільта повідомили про можливість створення гуманізованих моноклональних антитіл для терапії не тільки харчової алергії, а й інших найпоширеніших її форм.
Тим часом їх колеги з інших дослідницьких центрів зайняті вивченням властивостей наявних у клініці моноклональних антитіл. Методом перебору вони намагаються виявити в них невідомий раніше терапевтичний ефект, який можна було б застосувати для лікування алергії. І дехто вже досяг певних успіхів на цьому полі!
Так, протягом одного клінічного дослідження за участю 48 дітей з алергією на кілька продуктів харчування одне моноклональне антитіло в комбінації з пероральною імунотерапією допомогло забезпечити значне підвищення толерантності до алергенів. Толерантності набули 83% дітей, які додатково отримували новітній препарат, і 33% учасників групи порівняння. У цьому випадку особливе значення має комплексна дія рекомбінантного моноклонального антитіла — воно здатне знижувати чутливість до дії одразу кількох харчових алергенів. Адже одна з основних проблем пацієнтів із харчовою алергією полягає в тому, що майже у 30% осіб, які страждають на це захворювання, спостерігають підвищену чутливість до низки продуктів.
Ще одним перспективним напрямком у лікуванні харчової алергії було визнано клітинну терапію, що передбачає генетичну модифікацію власних клітин кісткового мозку пацієнта in vitro з подальшою трансплантацією. Щоправда, поки це якось не дуже схоже на доступний метод: для редагування генів вчені збираються застосовувати дорогі ферментні системи.
Любомира ПРОТАСЮК, спеціально для «ВЗ»
