Дослідники виявили стероїди та інші малі молекули, які можуть підвищити імунну відповідь шляхом тренування клітин вродженого імунітету, пропонуючи нові можливості для лікування хвороб і посилення вакцини. Вакцини забезпечують захист на передовій лінії від небезпечних вірусів, навчаючи адаптивні імунні клітини ідентифікувати та боротися зі специфічними патогенами.
Але клітини вродженого імунітету — ті, хто першими реагують на будь-який загарбник — не мають такої специфічної довгострокової пам’яті. З усім тим, вчені виявили, що вони можуть перепрограмувати ці клітини, щоб вони ще краще справлялися зі своєю роботою, потенційно борючись із сезонними лихами, такими як застуда чи навіть нові вірусні захворювання, проти яких ще не розроблено вакцини.
Команда Прітцкерівської школи молекулярної інженерії (PME) Чиказького університету знайшла кілька малих молекул-кандидатів, які індукують цей навчений імунітет без потенційних побічних ефектів інших методів. По суті, вони виявили, що кілька найкращих кандидатів були стероїдами, класом препаратів, які, як відомо, пригнічують імунну систему, а не підвищують її.
«Це відкрило абсолютно новий напрямок досліджень у нашій лабораторії», — сказав професор Аарон Ессер-Кан, який очолював дослідження разом з аспіранткою Райлі Найт. «Багато молекул, які ми знайшли, вже схвалені FDA для інших методів лікування, що робить це перспективним терапевтичним напрямком».
Дослідження було опубліковано 8 липня в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ідея навченого імунітету існує з того часу, як вчені виявили, що немовлята, які отримали вакцину БЦЖ — живу ослаблену вакцину проти туберкульозу — мали набагато нижчий загальний рівень смертності. Зрештою вчені з’ясували, що вакцина забезпечує неспецифічний захист від інших інфекцій і навіть може запобігати або лікувати рак.
Навчений імунітет — епігенетична та метаболічна перебудова імунних клітин — народився, але не без проблем. Вчені також виявили, що тренований імунітет, якщо його не контролювати, також може призвести до автозапальних захворювань, таких як атеросклероз.
Несподіваний набір малих молекул-кандидатів
У лабораторії Ессер-Кана Найт мав намір з’ясувати, чи можуть будь-які малі молекули — ліки, які легко проникають у клітини — також викликати навчений імунітет. Такий підхід дозволить вченим бути більш цілеспрямованим і конкретним під час навчання, уникаючи необхідності початкової імунної активації.
Працюючи з Центром клітинного скринінгу UChicago, Найт перевірив 2000 малих молекул на живих клітинах і перевірив рівень цитокінів, що виробляються імунними клітинами. Цитокіни — це невеликі білки, які, вивільняючись, сигналізують імунній системі організму почати роботу.
Те, що виявила команда, здивувало їх: 13 із 24 найкращих малих молекул сполук, які виробляли найбільше цитокінів, були глюкокортикоїдами, класом стероїдів. До цієї групи відносяться, наприклад, гідрокортизон і преднізолон. Але відомо, що ці стероїди пригнічують певні частини імунної системи, наприклад запалення.
«Спочатку я сам у це не повірив, — сказав Найт. Але коли команда протестувала сім найкращих кандидатів, включаючи два стероїди, на моделі миші, вони виявили ті самі результати. Після отримання малих молекул моделям мишей зробили ін’єкцію, щоб викликати запалення. Маленькі молекулярні стероїди індукували в чотири-шість разів більше цитокінів, ніж зазвичай, але також не викликали подальшої запальної реакції.
«Це було справді вражаюче отримати таку посилену реакцію», — сказав Найт. Команда також виявила, що тренування імунітету залежить від гліколізу, процесу, під час якого клітина розщеплює глюкозу для виробництва енергії.
Новий напрямок досліджень
Отримані дані відкрили кілька нових напрямків дослідження в лабораторії. Зараз члени команди проводять дослідження того, як ці сполуки можуть покращити відповідь на вакцини та запобігти метастазам раку. Інші працюють над тим, щоб зрозуміти, як ці стероїди працюють з імунною системою, і як такі стероїди можна доставляти безпосередньо до цільових ділянок тіла за допомогою наночастинок.
«Наразі ми більш ніж удвічі збільшили відомі сполуки, які, як повідомляється, викликають навчений імунітет», — сказав Ессер-Кан. «Це потенційно нові інструменти в нашому підході до лікування захворювань».