Совместные усилия российских и зарубежных ученых, среди которых – ведущие специалисты Института вычислительной математики РАН под руководством Геннадия Бочарова, привели к важнейшим открытиям в области понимания механизмов хронических вирусных инфекций. Благодаря экспериментальным и математическим исследованиям на животных, ученым впервые удалось проследить переход вирусных инфекций из острой стадии в хроническую и выяснить, как иммунная система реагирует на эти изменения. Полученные выводы открывают новые горизонты для создания инновационных методов лечения таких заболеваний, как ВИЧ и гепатит С.
Ключ к борьбе с вирусами: взгляд изнутри иммунитета
Иммунологическая защита нашего организма — это сложнейшая многоуровневая система, постоянно находящаяся в состоянии "боевой готовности". При заражении такими опасными возбудителями, как ВИЧ, гепатит С или аналогичный вирус мышиный LCMV, изначально развивается острая стадия: вирус быстро размножается, а иммунная система резко активизируется. В этот период человек может испытывать симптомы, напоминающие грипп. Однако за этим следует переход в хроническое течение, когда вирусу удается "скрыться" от иммунного преследования, а защитные силы организма постепенно слабеют.
Ученые давно ищут способы управлять этой стадией, чтобы укрепить возможности иммунитета. Именно этим проблемам посвятили свои исследования специалисты ИВМ РАН и их иностранные коллеги. Применяя математическое моделирование и биологические эксперименты, они исследовали, почему и как переход к хронической фазе инфекции остается зачастую необратимым.
Опыты на мышах: новый взгляд на хронизацию инфекции
В поисках ответов команда ученых провела серию экспериментов на лабораторных мышах, пораженных вирусом LCMV, вызывающим у грызунов расстройства, сходные с менингитом или энцефалитом. Хотя LCMV зачастую не вызывает выраженных симптомов у переносчиков, он может оставаться в организме на протяжении долгого времени, не вызывая активную реакцию иммунитета. Этот патоген был выбран для моделирования процессов, схожих с хроническим течением ВИЧ и гепатита С у человека.
Внимание исследователей было сфокусировано на изменении активности различных типов иммунных клеток в разные моменты инфекции. Они наблюдали, как реагируют Т-клетки (главные "командиры" противоинфекционной защиты) и моноциты, а также оценивали роль сигнальных молекул, регулирующих взаимодействие между этими клетками.
Роль Т-клеток и моноцитов: когда иммунитет устает
Одно из ключевых открытий команды заключается в том, что переход вирусной инфекции в хроническую форму начинается даже раньше, чем происходит истощение Т-клеток, отвечающих за специфический противовирусный ответ. Именно моноциты, важный вид иммунных клеток, в какой-то момент перестают провоцировать воспалительные процессы, что позволяет вирусу развиваться более свободно.
Этот феномен наблюдался за несколько дней до того, как Т-клетки демонстрировали признаки "усталости". Это позволяет сделать вывод, что стратегию вируса по уходу от иммунного надзора необходимо искать в ранних изменениях в работе моноцитов и их взаимодействиях с другими иммунными клетками.
Такой механизм открытия нового "окна возможностей" для борьбы с хронической инфекцией становится предметом особого внимания для исследователей, разрабатывающих иммунотерапию.
Молекулы XCL1 и XCR1: дирижеры иммунного взаимодействия
Еще одной важной находкой стали сигнальные молекулы XCL1 и XCR1, которые управляют коммуникацией между основными типами иммунных клеток — Т-клетками и дендритными клетками. Их концентрация и соотношение в организме определяют, насколько эффективно защитные силы будут противодействовать угрозе. Если этих молекул недостаточно — взаимодействие между клетками нарушается, и вирусу легче уходить в хроническую форму.
Понимание этих молекулярных механизмов открывает перед медициной новые перспективы: возможно, именно воздействие на путь XCL1/XCR1 поможет в будущем усилить реакцию иммунитета против "окопавшихся" вирусных частиц.
Перспективы терапии хронических инфекций
Сегодня успехи науки в терапии ВИЧ и гепатита С уже позволили продлить жизнь пациентов на десятки лет при помощи современных препаратов. Однако лекарства часто сопровождаются нежелательными эффектами, а при их отмене вирусы снова активно распространяются. Ученые ищут альтернативные методы воздействия — таргетные препараты или новые подходы к "принуждению" вируса покинуть резервуары в организме.
Открытия, сделанные группой Геннадия Бочарова, содействуют прогрессу в этой области, поскольку раскрывают ранее неизвестные звенья регуляции иммунного ответа. Уже сейчас созданные на основе этих данных математические модели позволяют раньше прогнозировать переход инфекции в хроническую стадию и искать способы для своевременной ее коррекции.
В будущее — с оптимизмом и новыми научными знаниями
Коллектив ученых не останавливается на достигнутом. В ближайшие годы команда планирует исследовать дополнительные механизмы управления иммунным ответом — как на уровне единичных молекул, так и на уровне целых клеточных сетей. Это поможет не только глубже понять процесс хронизации вирусных инфекций, но и открыть дорогу к созданию по-настоящему эффективных и безопасных терапевтических стратегий для миллионов людей во всем мире.
Таким образом, исследование под руководством Геннадия Бочарова из ИВМ РАН и его зарубежных партнеров закладывает фундамент для развития медицины будущего — медицины, способной окончательно побеждать хронические вирусные болезни.
Изображение: solarseven/Фотобанк RU.123.RF
Источник: scientificrussia.ru
