Ученые выяснили, как жизненный опыт перестраивает иммунную систему
Исследователи из Института Салка показали, что реакция на одну и ту же инфекцию у разных людей может сильно отличаться. На это влияет то, как генетика и накопленный жизненный опыт "настроили" работу иммунных клеток.
Пандемия COVID-19 показала: один и тот же вирус у одних вызывает лишь легкие симптомы, а у других – тяжелое течение болезни. Причина таких различий во многом связана с наследственными особенностями и историей контактов с окружающей средой, инфекциями и вакцинами. Эти факторы воздействуют на клетки через эпигенетические изменения – тонкие химические "метки", которые регулируют активность генов, не меняя саму ДНК. Именно они во многом определяют, как функционирует иммунная система у каждого человека. Хотя все клетки организма содержат одинаковую ДНК, они могут сильно различаться по внешнему виду и функциям. Это во многом связано с эпигенетическими метками – небольшими молекулярными "ярлыками" на ДНК, которые регулируют, какие гены в клетке активны, а какие – нет. Совокупность таких меток образует эпигеном.
В отличие от самой ДНК, эпигеном меняется со временем. Часть эпигенетических особенностей определяется наследственностью, а часть формируется под влиянием жизненного опыта. Иммунные клетки испытывают влияние обоих факторов, однако до недавнего времени было неясно, одинаково ли они воздействуют на их работу. Чтобы понять, как наследственность и жизненный опыт влияют на иммунитет, ученые проанализировали образцы крови 110 человек с разным генетическим фоном. В выборке были отражены различные воздействия – от гриппа и инфекций ВИЧ-1, MRSA, MSSA и SARS-CoV-2 до вакцинации против сибирской язвы и контакта с органофосфатными пестицидами.
Исследователи сосредоточились на четырех ключевых типах иммунных клеток. Т- и В-клетки известны способностью формировать долговременную иммунную память, тогда как моноциты и натуральные киллеры обеспечивают быстрый ответ на угрозы. Сопоставив их эпигенетические профили, команда составила подробный каталог эпигенетических меток – так называемых дифференциально метилированных регионов (DMR) – для каждого типа клеток.
Одним из главных результатов работы стало умение отделять эпигенетические изменения, обусловленные наследственностью (gDMR), от тех, что формируются под влиянием жизненного опыта (eDMR). Выяснилось, что эти два типа меток обычно располагаются в разных участках эпигенома. Наследственные изменения чаще встречаются рядом со стабильными генными зонами, особенно в долгоживущих Т- и В-клетках. А изменения, связанные с опытом, сосредоточены в более "гибких" регуляторных областях, отвечающих за быстрые иммунные реакции. Это говорит о том, что генетика закладывает основу долгосрочных иммунных программ, тогда как жизненный опыт тонко настраивает реакцию клеток на конкретные угрозы. Чтобы полностью понять, как эти механизмы работают при здоровье и болезни, потребуются дальнейшие исследования.
Полученные данные подчеркивают, насколько сильно наследственность и опыт формируют свойства иммунных клеток. Созданный каталог может стать базой для разработки персонализированных методов профилактики и лечения.