Удар в самое сердце: вирус один, но последствия разные — в крови скрыт решающий механизм

Один и тот же вирус способен вызвать у людей совершенно разные последствия — от лёгкого недомогания до тяжёлых осложнений. Этот контраст особенно ярко проявился во время пандемии COVID-19. Учёные решили разобраться, почему иммунная система реагирует так неодинаково. Об этом сообщает Nature Genetics.

Генетика и опыт: двойное влияние на иммунитет

Исследователи Института биологических исследований Солка пришли к выводу, что различия в реакции на инфекцию формируются под влиянием двух факторов — наследственности и жизненного опыта. Речь идёт об эпигенетических изменениях — химических метках на ДНК, которые не меняют сам генетический код, но регулируют активность генов. Эти молекулярные механизмы определяют, какие гены будут активны в конкретной клетке, а какие останутся "выключенными".

Все клетки организма содержат одинаковую ДНК, однако работают по-разному. Причина — в эпигеноме, совокупности модификаций, управляющих работой генов. В отличие от стабильной последовательности ДНК, эпигеном меняется под воздействием инфекций, вакцинации, питания и факторов среды. Похожие процессы обсуждаются и в исследованиях, где иммунная система участвует в развитии артериальной гипертонии, что подчёркивает её роль не только в борьбе с вирусами, но и в хронических заболеваниях.

"Наши иммунные клетки хранят молекулярную память как о наших генах, так и о нашем жизненном опыте, и эти две силы по-разному влияют на иммунную систему", — говорит старший автор исследования Джозеф Экер.

По его словам, инфекции и внешние воздействия оставляют устойчивые эпигенетические следы, которые затем определяют характер иммунного ответа.

Эпигенетический атлас иммунных клеток

Чтобы отделить влияние генетики от приобретённых факторов, учёные проанализировали образцы крови 110 человек с разным происхождением и жизненным опытом. В исследование вошли люди, перенёсшие грипп, ВИЧ-1, инфекции стафилококка, SARS-CoV-2, а также вакцинацию и воздействие химических веществ.

Команда сосредоточилась на четырёх типах иммунных клеток: Т- и В-лимфоцитах, отвечающих за иммунную память, а также моноцитах и естественных киллерах, которые реагируют быстро и масштабно. В результате был создан каталог дифференциально метилированных участков ДНК — своеобразная карта эпигенетических различий. Интерес к особенностям распространения вирусов сохраняется и в других работах: например, эксперимент с участием больных гриппом показал, почему вирус не всегда передаётся даже при тесном контакте.

"Мы обнаружили, что генетические варианты, связанные с развитием заболеваний, часто влияют на метилирование ДНК в определенных типах иммунных клеток", — говорит соавтор исследования Вубин Дин.

Эти данные помогают понять, какие именно клетки становятся отправной точкой болезни и где искать мишени для терапии.

Наследственные и приобретённые изменения

Одним из ключевых результатов стало разделение эпигенетических изменений на два типа: обусловленные генетикой и сформированные жизненным опытом. Выяснилось, что они локализуются в разных участках эпигенома и выполняют разные функции.

Генетически обусловленные изменения чаще встречаются в стабильных областях генов, особенно в долгоживущих Т- и В-клетках. Приобретённые изменения концентрируются в гибких регуляторных зонах, отвечающих за быструю адаптацию к новым угрозам. Такой подход позволяет точнее оценивать риски и прогнозировать течение инфекций.

Созданный эпигенетический атлас иммунной системы открывает путь к персонализированной медицине. По мере накопления данных исследователи рассчитывают выявлять защитные эпигенетические маркеры и заранее прогнозировать реакцию организма на вирусы. Это может изменить подход к профилактике и лечению, сделав его более точным и индивидуальным.