Результаты, опубликованные 5 июня в журнале Nature, предполагают, что усиление активности таких клеток может помочь предотвратить распространение смертоносных бактерий в легких и снизить количество десятков миллионов новых инфекций, возникающих каждый год.
«Иммунный ответ на туберкулезные бактерии зависит от раннего ответа этой клетки, и это открывает совершенно новые возможности для борьбы с туберкулезом», – сказал соавтор исследования Шабаана Абдул Хадер, доктор философии, профессор и временно исполняющий обязанности главы Департамента медицины.
Молекулярная микробиология в Медицинской школе. "Теперь мы можем начать думать о способах нацеливания на эту клетку, чтобы помочь организму бороться с бактериями, прежде чем они получат шанс закрепиться."
По данным Всемирной организации здравоохранения, около 1.В 2017 году от туберкулеза умерло 5 миллионов человек, что делает его самым смертельным инфекционным заболеванием в мире. Несмотря на то, что вакцина доступна, она обеспечивает хорошую защиту только от более тяжелых форм болезни у маленьких детей и менее эффективна у детей старшего возраста и взрослых.
Несмотря на широкое использование, вакцина не смогла остановить передачу болезни, и четверть населения мира инфицирована бактериями туберкулеза.
«Положительные результаты нескольких недавних испытаний вакцин делают это время захватывающим для работы в области иммунологии туберкулеза», – сказал соавтор исследования Аласдер Лесли, доктор философии, преподаватель Научно-исследовательского института здравоохранения Африки. "Чем больше мы сможем понять взаимодействие между бактериями, вызывающими туберкулез, и людьми, тем больше у нас будет шансов закрепить эти достижения и победить эту смертоносную эпидемию."
Вакцины предназначены для предупреждения иммунной системы об опасных микробах путем представления кусочков таких микробов адаптивным иммунным клеткам. Эти клетки запоминают то, что они видели, и быстро реагируют, если и когда появляются такие микробы – в идеале, до того, как микробы размножатся и вызовут болезнь.
Но в случае туберкулеза сам по себе адаптивный иммунитет, даже если он активирован вакцинацией, может действовать слишком медленно, чтобы защитить людей.
Кадер, Лесли и его коллеги, включая соавторов Аманду Ардейн, аспирант лаборатории Лесли, и Ракель Доминго-Гонсалес, доктор философии, и Шибали Дас, доктор философии, оба постдокторанты в лаборатории Кадера, изучали животных и людей, чтобы идентифицировать иммунные клетки и белки, которые защищают организм от бактерий туберкулеза в первые дни после заражения.
Они обнаружили, что клетки, известные как врожденные лимфоидные клетки группы 3 (ILC3), играют ключевую роль в первые две недели заражения. Клетки ILC3 относятся к врожденной ветви иммунной системы, которая обнаруживает и реагирует на чужеродных захватчиков в организме.
Биологи долгое время считали, что врожденной иммунной системе не хватает памяти для определенных микробов, но недавние исследования показывают, что некоторые врожденные иммунные клетки могут обладать памятью.
Эксперименты показали, что в течение пяти дней после заражения клетки ILC3 обнаруживаются в легких, где они выделяют химические соединения, которые активируют и привлекают другие иммунные клетки.
Поступающие клетки включают в себя другие клетки врожденного иммунитета, которые снабжены оружием, убивающим бактерии, а также адаптивные иммунные клетки, которые направляют и усиливают убивающий потенциал клеток врожденного иммунитета. Вместе иммунные клетки окружают бактерии и уничтожают их.
У мышей, у которых отсутствуют клетки ILC3, иммунные ответы задерживаются и им сложно оторваться от земли. Активирующие химические соединения высвобождаются позже, иммунные клетки медленнее попадают в легкие, бактерии не поглощаются иммунными клетками, и, следовательно, мыши болеют и имеют больше бактерий туберкулеза в легких.
Когда исследователи дали клетки ILC3 мышам, у которых не было собственных клеток ILC3, это дало толчок иммунному ответу, и количество бактерий никогда не росло очень высоко.
«Эти врожденные лимфоидные клетки, кажется, организуют все ранние последующие иммунные реакции – как врожденные, так и адаптивные, – которые необходимы для борьбы с инфекцией», – сказал Хадер, который также является профессором патологии и иммунологии.
У людей и животных, больных туберкулезом, клетки ILC3 скапливаются в легких, особенно в иммунных структурах, которые окружают и убивают бактерии. После того, как людей успешно лечили антибиотиками, в их кровотоке стало больше клеток ILC3, что свидетельствует о том, что клетки в легких больше не нужны для борьбы с инфекцией.
Разработчики вакцин в значительной степени игнорировали врожденную иммунную систему, поскольку считается, что она не способна запоминать определенные микробы. Но недавние исследования показали, что врожденные иммунные клетки могут обладать памятью или могут быть обучены, чтобы быть более эффективными, тем самым укрепляя врожденную иммунную защиту организма и обеспечивая широкий спектр защиты. Вакцина против туберкулеза, известная как вакцина БЦЖ, была разработана столетие назад и предназначена для нацеливания на адаптивную иммунную систему. Но теперь считается, что он частично работает, тренируя врожденную иммунную систему.
«Дети, которым сделана вакцина БЦЖ, защищены не только от туберкулеза, но и от многих различных инфекционных заболеваний и рака в течение нескольких лет», – сказал Хадер. "У них более низкий уровень заболеваемости и смертности от всех причин, чем у непривитых детей. Мы не хотели бы заменять вакцину БЦЖ, но, возможно, мы сможем найти соединение, которое мы сможем использовать для повышения иммунитета у вакцинированных детей, когда действие БЦЖ начнет ослабевать."
Группа Кадера начала скрининг набора химических соединений в поисках тех, которые усиливают активность ILC3 и вызывают более сильный иммунный ответ в первые дни после заражения.
«Это все еще открытый вопрос, можно ли тренировать ИЛК в легких или у них есть память, и как долго будет длиться тренировка или память», – сказал Хадер. «Но если мы сможем обучить их и подготовить популяцию этих клеток, готовую к попаданию в легкие, это может быть одним из способов создания более эффективной вакцины от туберкулеза."
Лесли добавил: «Это исследование было выдающимся сотрудничеством ученых из Южной Африки и США.S., и прекрасно иллюстрирует силу объединения опыта со всех континентов для развития науки о туберкулезе."