Исследователи из России совместно с французскими коллегами разработали алгоритм, надежно определяющий, какие типы Т-клеточных рецепторов (ТКР) активируются при заражении человека возбудителем того или иного заболевания.

В основу метода легло длительное изучение репертуара ТКР у нескольких пар близнецов, в том числе после введения в их организмы вакцины против желтой лихорадки. С текстом научной статьи можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета. Работа поддержана несколькими грантами, в том числе грантом РНФ.

Т-клеточные рецепторы — это белковые комплексы на поверхности Т-лимфоцитов. Они составлены из нескольких молекул, кодируемых различными генами, в которых мутации «специально» происходят чаще, чем во многих других. ТКР взаимодействуют с фрагментами чужеродных для организма объектов — антигенов, связанных, в свою очередь, с белками главного комплекса гистосовместимости (ГКГ). Если антиген и Т-клеточный рецептор подходят друг другу, последний активирует клетку, на поверхности которой находится, и таким образом запускает иммунный ответ. Число Т-лимфоцитов с таким же ТКР стремительно растет, и они обезвреживают источник антигена.

Благодаря тому, что ТКР собираются из белков, чей состав часто меняется, разновидностей таких рецепторов может быть огромное множество, и среди них почти наверняка обнаружится вариант, способный распознавать даже тот антиген, который ранее в организме никогда не присутствовал. Чаще всего подходящих вариантов ТКР бывает несколько, притом какие-то из них больше подходят антигену, какие-то — меньше. На этом основано действие вакцин. Антигены, которые они содержат, активируют уже имеющиеся в организме Т-клеточные рецепторы, из-за чего численность Т-лимфоцитов, несущих соответствующие типы ТКР, повышается и остается значительной много лет или даже десятилетий.

Чтобы разрабатывать более эффективные вакцины и понимать, как конкретный организм на них реагирует, полезно знать набор (репертуар) Т-клеточных рецепторов, реагирующих на интересующий исследователя антиген. Его можно косвенно определять по составу главного комплекса гистосовместимости (ГКГ), однако этот метод не вполне надежен и не позволяет предсказать, как репертуар ТКР пациента поменяется в будущем. Поэтому иммунологи из России и Франции решили автоматизировать анализ набора Т-клеточных рецепторов и найти закономерности, по которым он может меняться.

Для этого они пригласили три пары однояйцевых близнецов пройти вакцинацию против желтой лихорадки. Это заболевание распространено в ряде стран Африки и Южной Америки и вызывается вирусом, который переносят комары. Вакцина от желтой лихорадки относится к наиболее надежным из всех существующих. Идентичные близнецы были выбраны потому, что их ГКГ одинаковы. За неделю до вакцинации, в день ее введения, а также через 7, 15 и 45 дней после этого у участников исследования брали пробы крови. Из них выделяли Т-лимфоциты и секвенировали («прочитывали») гены компонентов Т-клеточных рецепторов. Помимо их состава ученые также оценивали и количество тех или иных вариантов ТКР, и несущих их клеток.

В крови каждого донора, полученной после вакцинации, было обнаружено от 500 до 1500 вариантов Т-клеточных рецепторов, распознающих антигены вируса — возбудителя желтой лихорадки. Число Т-лимфоцитов с конкретными вариантами ТКР на протяжении 45 дней менялось: часть клонов (клеток, одинаковых по составу рецепторов на их поверхности) увеличивало свою численность в 2000 раз в первые 15 дней, а количество клеток других клонов снижалось, чаще всего между 15 и 45-м днями после введения вакцины.

Интереснее всего то, что даже у однояйцевых близнецов, чьи генетические наборы идентичны, репертуар ТКР к антигенам вируса желтой лихорадки существенно различался. Тем не менее в их наборах и динамике численности отдельных клонов прослеживались некоторые закономерности. На основании этих закономерностей ученые написали алгоритм, позволяющий предсказать, как будет меняться репертуар ТКР после вакцинации у каждого конкретного человека. Точность алгоритма затем проверили на неродственных друг другу людях, и она оказалась весьма высокой.

Авторы работы считают, что предложенный ими способ предсказания набора ТКР к конкретному антигену поможет в диагностике инфекционных заболеваний и сделает их лечение более эффективным. Также важно, что он работает даже в тех случаях, когда традиционные методы определения репертуара Т-клеточных рецепторов не помогают.

Похожие новости

  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    1560
  • 08/06/2018

    Ученые избавили клетки от «кислородного стресса»

    Российские ученые совместно с британскими коллегами предложили технологию, позволяющую анализировать живые ткани и клетки под микроскопом. Метод позволит проводить экспресс-анализ токсичности магнитных наночастиц размером около 10 нанометров, которые применяются для создания противоопухолевых препаратов.
    201
  • 17/01/2018

    Российским химикам удалось снизить порог обнаружения онкопрепаратов в опухолевых тканях

    Ученым удалось в 10 раз снизить порог обнаружения онкопрепаратов в раковых клетках. Работа выполнена в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН. Применение этого открытия позволит анализировать воздействие лекарств на отдельные фрагменты опухоли и разрабатывать программы индивидуальной терапии для онкобольных.
    404
  • 02/03/2018

    Ученые разрабатывают эффективное средство от атеросклероза

    Исследователи из ФГБНУ "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН и Университета Азабу (Япония) выяснили, что добавление в корм тканей аорты и сердца телят и поросят замедляет у самцов крыс набор веса и снижает уровень холестерина в крови.
    164
  • 23/07/2018

    Магнитные нанодиски улучшат качество томографии

    Ученые России и США разработали магнитные наноструктуры, регистрируемые индукционными методами с рекордной чувствительностью в организме лабораторных животных in vivo.  Полученные магнитные микродиски позволят увеличить чувствительность и информативность различных методов визуализации органов и тканей, таких как магнитно-резонансная томография, MPQ и MPI (magnetic particle imaging).
    109
  • 03/07/2018

    Последствия инфаркта миокарда предложили лечить генной терапией

    Российские ученые разработали новый метод генной терапии для лечения последствий инфаркта миокарда. Они предлагают доставлять в пораженные области сердца два гена: HGF и VEGF165. Они кодируют белки, которые помогают расти клеткам внутренней стенки сосудов и защищают клетки сердца от гибели при ишемии.
    115
  • 30/03/2018

    Российские ученые создали синтетический аналог «кожи хамелеона»

    Российские ученые приняли участие в разработке материала, который по мягкости приближается к человеческой коже, а по умению менять цвет напоминает кожу хамелеона. Он представляет собой полимер, состоящий из нескольких типов звеньев-мономеров, и может пригодится для создания биологического импланта.
    397
  • 18/10/2017

    Новосибирские ученые разрабатывают препараты против опасных вирусов

    Три года назад на весь мир прогремела новость о распространении практически неизлечимой лихорадки Эбола. Сейчас о ней говорят реже, однако лекарства против болезни до сих пор не существует. Поэтому создание препаратов для борьбы с вирусом по-прежнему актуально — этим занимаются в Новосибирском институте органической химии имени Н.
    434
  • 26/07/2018

    Антитела из полимеров позволят эффективно уничтожать раковые клетки

    ​Международная группа исследователей под руководством Николая Барлева, заведующего Лабораторией клеточного сигналинга МФТИ, показала принципиальную возможность создания нового класса противоопухолевых препаратов на основе nanoMIP - «пластиковых антител».
    104
  • 29/12/2017

    Ученые разработали алгоритм для ДНК-оригами

    Международный коллектив российских и американских ученых предложил алгоритм компьютерного моделирования сложенных из ДНК трехмерных конструкций. Такие нанороботы могут использоваться в электронике и медицине, например, для доставки лекарств.
    422