Ученые из России и ряда зарубежных научных центров создали компьютерную модель, позволяющую предсказывать вероятность заражения ВИЧ по тому, как много "правильных" Т-клеток присутствует рядом с точкой проникновения вируса, сообщает РИА Новости. Их выводы были опубликованы в журнале Frontiers In Immunology. 

"Мы впервые смогли предсказать, как много Т-клеток, нацеленных на уничтожение ВИЧ, необходимо для того, чтобы остановить распространение вируса. Как и любая модель, наша методика не учитывает многих других факторов, но позволяет определить минимальные требования, которые должны учитываться при разработке вакцин от ВИЧ", — рассказывает Геннадий Бочаров из Института вычислительной математики РАН.

Вирус иммунодефицита проникает в клетки человека при помощи набора из нескольких белков на поверхности его оболочки. Их структура и устройство защищающего их "щита" из сахаров меняется с каждым новым поколением ВИЧ, что вынуждает иммунную систему вырабатывать новый набор антител. В подавляющем числе случаев вирус становится победителем в этой "гонке вооружений", и эта же особенность мешает ученым создать вакцину от ВИЧ.

Через 3-4 года после заражения ВИЧ иммунная система человека часто начинает синтезировать так называемые антитела широкого профиля действия (bnAbs), способные нейтрализовать сразу несколько разновидностей вируса. Это мало в чем помогает организму, так как вирус к этому времени уже успеет глубоко проникнуть во все ткани тела и перейти в хроническую стадию, а иммунитет необратимо ослабевает.

Соответственно, как сейчас предполагают многие медики, эту проблему можно преодолеть, если "надрессировать" иммунные клетки производить подобные антитела намного раньше, чем наступит подобное истощение, и превентивно ввести их в организм, или "научить" уже существующие Т-клетки бороться с вирусом на первых стадиях заражения.

Бочаров и его коллеги задумались о том, от чего зависит успешное отражение подобных вирусных атак. Для ответа на этот вопрос ученые создали компьютерную модель лимфатического узла – главного и первого "бастиона" иммунной системы в борьбе с ВИЧ и другими патогенами.

Они представляют собой небольшие органы яйцеобразной формы, заполненные пористой соединительной тканью, а также большим числом различных иммунных телец, в том числе Т-лимфоцитов, распознающих инфекции, и В-лимфоцитов, своеобразные "фабрики антител".

Когда в организм проникает вирус, часть зараженных клеток или сами частицы патогенов попадают сюда вместе с лимфой. Если они не знакомы иммунитету, то Т-клетки попытаются выделить их важнейшие опознавательные знаки и начать производство антител. В том случае, если они уже раньше проникали в организм, лимфоциты могут немедленно опознать зараженные клетки и начать очистку тела от инфекции.

В подобном случае, скорость реакции организма будет зависеть от того, как быстро частицы ВИЧ или носители вируса окажутся внутри лимфатических узлов и как быстро они столкнутся с теми Т-клетками, которые уже знают о его существовании. Соответственно, число подобных лимфоцитов и характер их движения по этим органам будет напрямую влиять на то, как много времени пройдет между заражением и иммунным ответом.

Почему это важно? Дело в том, что клетки, куда ВИЧ уже успел проникнуть, начинают вырабатывать новые вирусные частицы далеко не сразу, а примерно через 18-24 часа. Соответственно, если иммунитет успеет локализовать и уничтожить зараженные клетки за это время, инфекция будет остановлена, а в противном случае начнется "гонка вооружений", в которой почти всегда побеждает вирус.

Бочаров и его команда вычислили минимальное число клеток, необходимое для решения этой задачи, а также раскрыли одно из главных препятствий для создания будущих вакцин от ВИЧ, используя детальную компьютерную модель лимфоузла.

Как отмечает пресс-служба Российского научного фонда, поддерживавшего работу российских исследователей, эта модель учитывала все физические особенности устройства этих органов и была построена на базе результатов реальных наблюдений за тем, как движутся Т-клетки в теле человека.

Первые же эксперименты с этой виртуальной копией лимфатического узла указали на то, что быстрое отражение вирусных атак потребует от организма или вакцин двух вещей. С одной стороны, примерно 5% клеток, обитающих в этих органах, должно "знать" о существовании ВИЧ и уметь бороться с ним. Это достаточно большой, но достижимый показатель.

С другой стороны, эффективность их работы, как обнаружили ученые, будет очень сильно зависеть от того, как будет реагировать соединительная ткань самих лимфоузлов на появление зараженных клеток внутри них. Если она будет разрастаться, как это происходит с данными органами при переходе вируса в хроническую стадию, то скорость движения Т-клеток может снизиться примерно наполовину.

В результате этого эффективность их работы заметно снизится, и лимфоциты будут подавлять инфекцию еще до того, как зараженные клетки успеют произвести первую партию новых частиц вируса, лишь в половине случаев. Это, как отмечают исследователи, следует учитывать всем разработчикам вакцин от ВИЧ и также других вирусов, а также создателям иммунотерапий от рака.

Похожие новости

  • 19/09/2019

    Союз биологии и математики

    ​​Биоинформатика – одно из самых динамично развивающихся направлений современной науки. И новосибирский Академгородок принимает в этом процессе самое активное участие. Именно здесь, еще в прошлом веке сформировалась одна из ведущих мировых школ математической биологии, из которой впоследствии и «выросла» биоинформатика.
    204
  • 02/09/2019

    Инфраструктура лидерства

    ​Новосибирская область уверенно закрепилась в двадцатке Национального рейтинга состояния инвестиционного климата и реализует амбиции мирового инновационного центра. По итогам 2018 года регион достиг наилучших показателей в своей истории по объему инвестиций в основной капитал - 196 млрд рублей.
    277
  • 28/04/2017

    Иркутские биологи и математики объединились для создания нового проекта

    ​Иркутские ученые запускают новый интеграционный проект "NGS+BD для решения вопросов экологии", объединяющий лаборатории Лимнологического института СО РАН и Института динамики систем и теории управления.
    1193
  • 03/11/2017

    ​​В ИЦиГ СО РАН прошли переговоры о сотрудничестве с Академией сельскохозяйственных наук Китая

    1 ноября ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" посетила делегация представителей китайской науки и бизнеса. Главная цель визита - заключение соглашения о сотрудничестве, в рамках которого должны быть созданы два совместных селекционно-семеноводческих центра, один в Новосибирске (на базе ФИЦ ИЦиГ СО РАН), второй - в Пекине (Институт овощеводства и цветоводства).
    1307
  • 04/08/2017

    Сибирский окружной медицинский центр ФМБА России и Институт молекулярной и клеточной биологии СО РАН заключили соглашении о совместной научной работе

    ​Основной задачей сотрудничества учреждения практического здравоохранения - ФГБУЗ СОМЦ ФМБА России с ИМКБ СО РАН - научным учреждением, представляющим фундаментальную науку, является изучение молекулярно-генетических процессов, происходящих в ткани щитовидной железы при различных заболеваниях: опухолевых и неопухолевых процессах.
    1264
  • 17/05/2019

    Ученые РФ и США научились менять 3D-геном для подавления генов, вызывающих опухоли

    ​Международная группа ученых нашла способ изменить пространственную организацию генома (3D-геном) для подавления образующих рак генов. Научная работа открывает новые возможности в создании лекарств для лечения онкологических заболеваний посредством изменения работы генов, пресс-служба Российского научного фонда, грантами которого на разных этапах было поддержано исследование.
    793
  • 04/09/2017

    Томские ученые разработали новую программу «Медицина будущего»

    ​Ученые ТГУ и Института физики прочности и материаловедения СО РАН разработают новую комплексную программу для технологической платформы "Медицина будущего". Такое решение было принято на форуме "Армия-2017", в рамках которого прошел круглый стол об аддитивных технологиях в медицине.
    2011
  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    1205
  • 29/01/2018

    3D – принтеры для печати сердца будут стоять в каждой клинике

    ​Аортальный стеноз, коарктация аорты, транспозиция магистральных сосудов, тотальная аномалия впадения легочных вен, тетрада Фалло — в современной медицине насчитываются десятки видов пороков сердца, которые бывают как врожденными, так и приобретенными.
    1573
  • 21/01/2017

    10 ярких российских хайтек-стартапов

    Эти проекты громко заявили о себе в 2016 году и имеют все шансы, чтобы превратиться в компании, стоящие многие миллионы долларов. Запомните их! Несмотря на падение венчурной активности в России, кризисные годы стали этапными для целого ряда молодых компаний.
    1879