Когда новости о новом коронавирусе превратились из хроник его распространения по территории Китая в описание всемирной пандемии COVID-19, исследовательница из Института Гладстона в США Надя Роан (Nadia Roan) публиковала в научных журналах несколько статей о Т-клетках и их роли в распространении ВИЧ и других «долгоиграющих» инфекций.
Эти клетки являются мишенями и укрытиями для ВИЧ. Но Т-клетки представляют собой важную часть иммунного ответа организма на атаки многих вирусов. Кроме того, ранее было доказано, что запасы именно этих клеток наиболее сильно истощаются при тяжёлых случаях течения COVID-19.
Роан решила использовать свои опыт и знания в области изучения Т-клеток, чтобы понять, как организм человека реагирует на SARS-CoV-2 ‒ вирус, вызывающий COVID-19.
В своих научных изысканиях Роан и её команда изучили кровь девяти пациентов, которые демонстрировали умеренные симптомы COVID-19. Учёные каталогизировали Т-клетки таких пациентов. Их анализ позволил понять, почему одни люди болеют легко и даже бессимптомно, а другие болеют тяжело и даже умирают. Также исследователи наконец разобрались, могут ли люди, переболевший коронавирусной инфекцией нового типа, но быстро оставшиеся без столь нужных организму антител, рассчитывать на сформировавшийся иммунитет в случае повторного заражения.
Напомним, что организм борется с вирусами и другими вторженцами в основном при помощи антител. Они работают как сигнальные флажки, которые развешиваются одними иммунными клетками на поверхности патогена и указывают другим клеткам иммунной системы, что этих нужно уничтожить.
Но, как показали многочисленные исследования, антитела против SARS-CoV-2 довольно быстро покидают организм переболевших людей. В связи с чем в полный рост встаёт вопрос: на какой период времени защищены от повторного заражения переболевшие COVID-19 люди?
«Большинство исследований иммунитета к SARS-CoV-2 сосредоточено на изучении антител, – рассказывает Роан, которая также является сотрудником Калифорнийского университета в Сан-Франциско. – Однако другие исследования также указывают на то, что SARS-CoV-2 может вызывать сильный Т-клеточный ответ».
Роан и её коллеги решили выяснить, смогут ли T-клетки обеспечить хозяину долгосрочную защиту от вируса. К слову, это важно выяснить ещё и для того, чтобы понимать, как должны действовать на организм человека вакцины от COVID-19.
Ещё один важный вопрос: может ли Т-клеточная реакция организма объяснить, почему некоторые люди выздоравливают от инфекции, почувствовав лишь незначительные недомогания, в то время как другие умирают после затяжного течения болезни.
Чтобы ответить на все эти вопросы, команда Роан изучила образцы крови девяти доноров, которые вылечились от подтверждённого заражения SARS-CoV-2. Во время болезни они фиксировали лишь умеренные симптомы.
«Мы посчитали, что у таких пациентов иммунная система особенно хорошо справлялась с устранением вируса», – пояснила Роан.
Клетки выздоровевших пациентов содержат ответы?
Для получения ответов на волнующие вопросы команда Роан использовала метод под названием CyTOF. Он позволяет определить, Т-клетки каких подгрупп присутствуют в крови добровольцев. Метод основан на выявлении белков, которые содержат или несут на своей поверхности клетки иммунной системы.
Поясним, что разные комбинации белков определяют разные роли Т-лимфоцитов. То есть набор белков является своего рода табличками с надписями: «Это клетка-доктор», «Это медбрат», «Это главврач».
Поскольку CyTOF может отслеживать почти 40 различных белков одновременно, исследователи могут понять, что за клетка перед ними и какие она имеет характеристики.
Тут важно отметить, что Т-клетки бывают двух основных видов: CD4+ Т-лимфоциты, основная роль которых заключается в стимулировании общей реакции иммунной системы при появлении захватчика, и CD8+ Т-клетки, многие из которых убивают инфицированные вирусом клетки организма.
В рамках этих, надо сказать, довольно широких категорий CyTOF может выделить гораздо больше подкатегорий. Например, он может отличить короткоживущие клетки от долгоживущих и Т-клетки, которые борются с текущей инфекцией, от так называемых Т-клеток памяти, которые помогают организму быстрее среагировать на следующий цикл заражения и успеть принять меры, до того как патоген поразит множество клеток и произведёт множество своих копий.
Чтобы убедиться, что они изучают реакцию пациентов именно на заражение SARS-CoV-2, команда Роан выбрала Т-клетки, специфичные для белков именно этого вируса. Для сравнения учёные также исследовали Т-клетки, специфичные для других вирусов, таких как грипп и цитомегаловирус. Эти распространённые патогены заражают очень многих людей.
После анализа образцов крови пациентов при помощи метода CyTOF команда Роан обнаружила для Т-клеток, специфичных для SARS-CoV-2, интригующие закономерности, которые могут объяснить, как эти пациенты выздоровели от COVID-19.
Во-первых, CD4+ Т-лимфоциты пациентов, специфичные для SARS-CoV-2, принадлежат к категории под названием Th1, которая эффективно борется с вирусами. Другие же категории, связанные с другими типами воспаления, менее эффективны против вирусов и могут приводить к иммунным заболеваниям. Это отчасти объясняет выздоровление «лёгких» пациентов, в то время как тяжёлые случаи COVID-19, напротив, характеризуются неконтролируемым воспалением и повреждением тканей.
Во-вторых, CD4+ Т-лимфоциты в образцах в основном являются Т-клетками памяти и так называемыми Т-хелперами, которые стимулируют выработку антител к патогену. Т-хелперы, обнаруженные у выздоравливающих пациентов, по-видимому, помогли им создать эффективную и специфическую защиту от вируса в виде антител.
В-третьих, CD8+ Т-лимфоциты пациентов принадлежали к подкатегории, которая ранее была обнаружена в организмах многих людей, заражённых самыми разными вирусами. Роан и ее группа предполагают, что эти клетки токсичны для инфицированных вирусом клеток, что долго живут, а ещё способны быстро размножаться. Все эти свойства позволяют им эффективно уничтожать заражённые SARS-CoV-2 клетки, тем самым предотвращая накопление вируса после заражения.
Любопытно, что большая часть Т-клеток, специфичных для SARS-CoV-2, также несёт на своей поверхности белок, который маркирует долгоживущие Т-клетки. И, действительно, эти клетки были обнаружены у выздоровевших людей более чем через два месяца после заражения. Команда Роан, чтобы проверить свои догадки, культивировала эти клетки в присутствии специального вещества, стимулирующего их рост и размножение. Оно в настоящее время тестируется как способ улучшения клинических результатов для пациентов с COVID-19 с истощенным запасом Т-клеток. В итоге количество клеток заметно увеличилось, что продемонстрировало мощную способность этих защитников организма к размножению.
«Эти результаты предполагают, что Т-клетки, специфичные для SARS-CoV-2, не только долгоживущие, но и могут поддерживаться за счёт постоянной пролиферации. Следовательно, они, по-видимому, могут бороться с новой инфекцией спустя долгое время после того, как прошла первая», – говорит Роан.
Чтобы понять, почему разные люди так по-разному реагируют на инфекцию SARS-CoV-2, потребуются исследования с участием большего числа пациентов, в том числе тех, кто перенёс заболевание тяжело, пишут учёные. Роан и её команда уже начали сравнивать ответ иммунной системы в лёгких и тяжёлых случаях.
Также они хотят изучить, может ли предшествующее воздействие других коронавирусов повысить иммунный ответ человека на новый вирус.
«Наши результаты показывают, что, хотя антитела против SARS-CoV-2 могут относительно быстро исчезать, долгосрочный иммунитет к вирусу может быть сгенерирован в том числе в форме Т-клеток памяти», – говорит Роан.
Она также добавляет, что, чтобы обеспечить сильный и эффективный иммунитет против COVID-19, вакцины должны стимулировать выработку не только нейтрализующих антител, но и долгоживущих и многофункциональных Т-клеток, задачей которых будет борьба с SARS-CoV-2.
Статья с подробным описанием работы учёных вышла в журнале Cell Reports Medicine.
Ранее Вести.Ru сообщали о разработках перепрограммированных клеток иммунитета, которые помогут победить рак и бактерии, а также о том, как в развитии диабета обвинили X-клетки.