Назад
Используя данные Атласа человеческих клеток, исследователи выявили различия в реакции иммунных клеток у бессимптомных и тяжелых пациентов КОВИД-19.
Исследователи из Веллком Сэнгер института, Университета Ньюкасла, Университетского колледжа Лондона, Кембриджского университета, Европейского института биоинформатики (EMBL-EBI) в рамках инициативы "Атлас человеческих клеток" провели детальный анализ иммунных клеток крови человека и получили представление о скоординированном ответе иммунной системы при КОВИД-19. Понимание различий в иммунной реакции могут помочь объяснить различную по степени тяжести симптоматику, а также выявить дискретные клеточные компоненты, на которые можно воздействовать для терапии.
Атлас человеческих клеток (HCA) - это международный консорциум по сотрудничеству, который создает всеобъемлющую карту всех человеческих клеток в качестве основы для понимания здоровья человека и диагностики, мониторинга и лечения заболеваний. HCA окажет влияние на каждый аспект биологии и медицины, способствуя трансляционным открытиям и приложениям, и, в конечном счете, приведет к новой эре прецизионной медицины. HCA был основан в 2016 году Сарой Тайхманн из Wellcome Sanger Institute (Великобритания) и доктором Авивом Регевом из Broad Institute of MIT and Harvard (США). Эта глобальная инициатива, в настоящее время насчитывает более 2 000 членов из 75 стран мира.
Исследование, опубликованное в Nature Medicine, является одним из немногих, включивших бессимптомных людей. Это широкомасштабное совместное исследование является частью инициативы "Атлас клеток человека", целью которой является картирование каждого типа клеток человеческого организма. В ряде предыдущих исследований подчеркивалась сложная иммунная реакция при КОВИД-19, однако до настоящего времени полная картина скоординированной иммунной реакции и различия в ней между симптоматическими и асимптоматическими пациентами детально не изучалась.
Чтобы понять, как различные иммунные клетки реагируют на инфекцию, большая группа исследователей провела анализ транскриптомов единичных клеток, поверхностных протеомов и рецепторов антигенов Т и В лимфоцитов в более чем 780 000 мононуклеарных клетках периферической крови из кросс-секционной когорты из 130 пациентов с различной степенью тяжести КОВИД-19. Пациенты были отобраны из трех различных медицинских центров Великобритании (Ньюкасл, Кембридж и Лондон) и варьировали от бессимптомных до критически тяжелых.
Были выявлены различия в типах иммунных клеток, участвующих в реакции организма на КОВИД-19. У бессимптомных пациентов было обнаружено повышенное содержание B-клеток, одной из первых линий защиты против КОВИД-19. Однако B-клетки отсутствовали у людей с тяжелыми симптомами, что указывает на важность эффективного иммунного ответа, связанного с антителами, на слизистых оболочках. В то время как пациенты с легкими или умеренными симптомами имели высокий уровень B-клеток и вспомогательных Т-клеток, у испытуемых с тяжелой симптоматикой, наблюдалась потеря многих из этих иммунных клеток, что позволяет предположить, что эта часть иммунной системы была значительно ослаблена.
Также, у пациентов с более серьезными симптомами, приводящими к госпитализации, наблюдался неконтролируемый рост моноцитов и Т-киллеров, высокий уровень которых может привести к воспалению легких. Люди с тяжелыми заболеваниями также имели повышенный уровень тромбообразующих клеток.
Цитата из аннотации статьи:
Выявлено расширение неклассических моноцитов, экспрессирующих транскрипты комплемента (CD16+C1QA/B/C+), которые секвестрируют тромбоциты и, вероятно, пополняют пул альвеолярных макрофагов при КОВИД-19. Ранние, нефиксированные CD34+ гемопоэтические стволовые/прогениторные клетки были праймеризованы в направлении мегакариопоэза, сопровождаемого мегакариоцитами-предшественниками и повышенной активацией тромбоцитов.
Клонально увеличенные Т-клетки CD8+ и увеличенное соотношение эффекторных Т-клеток CD8+ к эффекторным Т-клеткам памяти характеризуют тяжелое заболевание, в то время как циркулирующие фолликулярные Т-хелперы сопровождают легкое заболевание. Мы наблюдали относительную потерю IgA2 при симптоматическом заболевании, несмотря на общую экспансию плазмабластов и плазменных клеток.
Музлифа Ханиффа, старший автор исследования: "Это одно из немногих исследований, в котором изучались образцы, собранные у бессимптомных пациентов, что помогает нам начать понимать, почему некоторые люди по-разному реагируют на инфекцию КОВИД-19. Оно может объяснить такую симптоматику, как воспаление легких и тромбообразование. Иммунная система состоит из множества различных групп клеток, подобно тому, как оркестр состоит из различных групп инструментов, и для того, чтобы понять скоординированный иммунный ответ, вы должны смотреть на эти иммунные клетки вместе".
Хотя еще не до конца ясно, как инфекция стимулирует эти иммунные реакции, исследование дает молекулярное объяснение того, как КОВИД-19 может вызвать повышенный риск свёртывания крови и воспалительного процесса в лёгких. Оно также раскрывает потенциальные новые терапевтические цели, помогающие защитить пациентов от воспаления и тяжелых форм заболевания. Например, разработать методы лечения, снижающие выработку тромбоцитов или уменьшающие количество производимых Т-киллеров, для чего однако необходимы дополнительные исследования.
Менна Клэтворти, старший автор исследования: "Это одно из самых подробных исследований иммунных реакций при КОВИД-19 на сегодняшний день, и оно помогает нам понять, почему некоторые люди действительно тяжело болеют, в то время как другие борются с вирусом, даже не зная о том, что он у них есть. Эти новые знания помогут определить конкретные цели для терапии пациентов".
В будущем исследования могут выявить тех, кто с большей вероятностью может столкнуться с заболеваниями умеренной и тяжелой степени, если оценить уровень этих иммунных клеток в крови. Также, поскольку в исследовании изучались образцы из трех центров в Великобритании, и было установлено, что некоторые антитела у индивидуумов в одном географическом районе были схожими с показателями других районов, это указывает на то, что эта часть иммунного ответа может адаптироваться к различным вариантам вируса.
Джон Мариони, старший автор и руководитель исследований в Европейском институте биоинформатики (EMBL-EBI): "Использование данных из трех различных центров позволило нам оценить, как люди реагируют на КОВИД-19 по всей Великобритании ".
Структура периферического иммунного ответа при КОВИД-19.
Бертольд Гёттгенс, старший автор и профессор молекулярной гематологии в Кембриджском университете: "Наряду с полученными результатами заслуживает внимания то, как это исследование проводилось - это был новый путь развития биомедицинской науки. Объединив различных экспертов, мы смогли применить подход "разделяй и властвуй", что позволило нам завершить работу в очень сжатые сроки. Это исследование потребовало больших совместных усилий в разгар пандемии, когда лаборатории были закрыты. Это было невероятно полезное исследование, участники которого понимали важность работы и были готовы пойти еще дальше".
Сара Тайхманн, старший автор и сопредседатель Организационного комитета по созданию Атласа клеток человека: "Это прекрасный пример использования Атласа клеток человека для понимания КОВИД-19 и определения того, какие наши клетки критичны для инфекции и лечения. Информация может быть использована для лучшего понимания того, почему разные люди по-разному реагируют на коронавирус. Эти данные являются общедоступными и могут служить основой для разработки потенциальных новых методов лечения, снижения уровня распространения вируса или защиты тех, у кого начинается развитие тяжелого заболевания".
Еще статья об исследовании SARS-COV-2 в рамках консорциума "Атлас человеческих клеток".
