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

  • 03/10/2016

    Томский государственный университет: научные исследования - широким фронтом

    ​Томский государственный университет ведет научные исследования широким фронтом. Сегодня "Поиск" расскажет о последней находке палеонтологов, о достижениях химиков, помогающих фармацевтам, а также о проекте физиков, математиков и биологов, объединившихся в интересах медицины.
    2116
  • 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.
    1065
  • 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.
    1206
  • 13/07/2016

    Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований, проводимый совместно РФФИ и Национальным институтом онкологии США

    ​Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ, Фонд) и Национальный институт онкологии США (НИО) в соответствии с Меморандумом о взаимопонимании по научному сотрудничеству между Российским фондом фундаментальных исследований и Национальным институтом онкологии США от 7 октября 2015 года, объявляют Конкурс 2017 года проектов фундаментальных научных исследований.
    1905
  • 02/11/2016

    Журнал Acta Naturae, STRF и Киберленинка подписали соглашение о сотрудничестве

    Научный журнал Acta Naturae вошел в электронную библиотеку КиберЛенинка. Издатель журнала ООО «Парк-медиа» заключил соглашение с Ассоциацией «Открытая наука», в рамках которого стороны будут сотрудничать на своих электронных ресурсах – STRF/Acta Naturae и open-science.
    617
  • 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.
    1756
  • 09/11/2018

    Сибирские ученые обнаружили новый метод защиты от радиации

    Облучение лабораторных мышей рентгеновскими лучами привело к неожиданным результатам. Открытие совершили на стыке наук - физики-ядерщики работали вместе с генетиками. «Это иммунодефицитные мыши без шерсти, породу вывели специально для изучения опухоли», - рассказывают ученые.
    461
  • 04/04/2018

    XV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (ПРФН-2018)

    ​24-27 апреля 2018 г. в Томске пройдет XV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (ПРФН-2018). Конференция будет представлена следующими секциями: физика, химия, математика, биология и фундаментальная медицина, экономика, строительство и архитектура, IT-технологии и электроника.
    1710
  • 14/10/2016

    Сибирские ученые создали анальгетик без побочного действия

    ​Алтайские ученые совместно с коллегами из Томска разработали новый универсальный препарат для лечения болей различного происхождения. Особенностью нового препарата является полное отсутствие побочных эффектов, характерных для стероидных и нестероидных противовоспалительных средств.
    1949
  • 20/09/2018

    Томкие ученые работают над биоматериалами, снижающими воспалительный иммунный ответ

    ​Молодой ученый Томского политехнического университета Ксения Станкевич выиграла престижную стипендию программы Фулбрайта для проведения исследований в Университете штата Монтана (г. Бозман, США). Здесь Ксения будет работать в течение учебного года и изучать иммунный ответ на биодеградируемые трехмерные волокнистые материалы - "скаффолды" - с модифицированной поверхностью, наполненные новыми противовоспалительными соединениями.
    515