Исследователи из Цюрихского университета и мюнхенской больницы LMU Klinikum изучили иммунную систему пар монозиготных близнецов, чтобы определить влияние окружающей среды и генетики на случаи рассеянного склероза. В процессе они могли обнаружить клетки-предшественники болезнетворных Т-клеток.
Рассеянный склероз (РС) является хроническим воспалительным заболеванием центральной нервной системы и наиболее частой причиной неврологических нарушений у молодых людей. При рассеянном склерозе собственная иммунная система пациента атакует головной и спинной мозг, что приводит к кумулятивным неврологическим дефицитам, таким как нарушение зрения, сенсорные нарушения, двигательные нарушения (например, ограничение способности ходить), а также когнитивные нарушения. Хотя причина рассеянного склероза до сих пор неясна, различные генетические факторы риска и влияния окружающей среды уже связывают с заболеванием.
Генетическая предрасположенность сама по себе не приводит к рассеянному склерозу.
Исследования последних лет ясно показали, что варианты генетического риска являются необходимым условием развития рассеянного склероза. «На основе нашего исследования мы смогли показать, что около половины состава нашей иммунной системы определяется генетикой», — говорит Флориан Ингельфингер, доктор философии. соискатель Института экспериментальной иммунологии УЖ. Исследование, проведенное группой под руководством иммунолога Буркхарда Бехера, профессора Института экспериментальной иммунологии UZH, и исследовательскими группами Лизы Энн Гердес и Эдуардо Бельтрана из Института клинической нейроиммунологии LMU Klinikum, показывает, что эти генетические влияния, в то время как всегда присутствуют у пациентов с рассеянным склерозом, сами по себе недостаточны для запуска рассеянного склероза.
В исследовании исследователи набрали 61 пару монозиготных близнецов, где один близнец поражен рассеянным склерозом, а второй близнец здоров. Таким образом, с генетической точки зрения близнецы были идентичны. «Хотя здоровые близнецы также имели максимальный генетический риск рассеянного склероза, у них не было клинических признаков заболевания», — говорит Лиза Энн Гердес.
Исследование близнецов исключает генетические влияния
Благодаря этой глобально уникальной когорте однояйцевых близнецов исследователи смогли исключить генетические влияния, сравнив близнецов с рассеянным склерозом и без него.
«Мы изучаем центральный вопрос о том, как иммунная система двух генетически идентичных людей приводит к значительному воспалению и массивному повреждению нервов в одном случае и вообще не вызывает повреждений в другом», — объясняет Буркхард Бехер. Использование однояйцевых близнецов позволило международной группе ученых исключить генетическое влияние и специально отследить изменения иммунной системы, которые в конечном итоге привели к возникновению рассеянного склероза у одного из близнецов.
Передовые одноклеточные технологии и искусственный интеллект
Исследователи использовали самые современные технологии для подробного описания иммунных профилей пар близнецов. «Мы используем комбинацию масс-цитометрии и новейших методов генетики в паре с машинным обучением, чтобы не только выявить характерные белки в иммунных клетках больного близнеца в каждом случае, но и расшифровать совокупность всех включенных генов в этих камерах», — объясняет Флориан Ингельфингер.
Эдуардо Бельтран, эксперт в области геномики отдельных клеток, добавляет: «Это гарантирует, что мы получим столько информации, сколько технически возможно в настоящее время из этих ценных образцов». Команда использует множество адаптированных алгоритмов, основанных на искусственном интеллекте, для извлечения важной информации из этого огромного набора данных.
Ошибка в коммуникации иммунных клеток
«Удивительно, но мы обнаружили, что самые большие различия в иммунных профилях близнецов, пораженных рассеянным склерозом, заключаются в рецепторах цитокинов, то есть в том, как иммунные клетки общаются друг с другом. Сеть цитокинов подобна языку иммунной системы», — говорит Ингельфингер.
Исследователи обнаружили, что повышенная чувствительность к некоторым цитокинам приводит к большей активации Т-клеток в крови больных рассеянным склерозом. Эти Т-клетки с большей вероятностью мигрируют в центральную нервную систему пациентов и вызывают там повреждения. Было обнаружено, что идентифицированные клетки обладают характеристиками недавно активированных клеток, которые находились в процессе развития в полностью функциональные Т-клетки. «Возможно, здесь мы обнаружили большой клеточный взрыв рассеянного склероза — клетки-предшественники, которые дают начало болезнетворным Т-клеткам», — говорит Бехер.
Важная основа для понимания влияния генетики и окружающей среды на РС
«Результаты этого исследования особенно ценны по сравнению с предыдущими исследованиями рассеянного склероза, в которых не учитывалась генетическая предрасположенность », — говорит Буркхард Бехер. «Таким образом, мы можем выяснить, на какую часть иммунной дисфункции при рассеянном склерозе влияют генетические компоненты, а на какую — факторы окружающей среды. Это имеет фундаментальное значение для понимания развития болезни».
Участвующие близнецы были набраны для исследования в LMU Klinikum. «Эта уникальная возможность раскрыть влияние генетики и окружающей среды на рассеянный склероз появилась благодаря нашим пациентам, которые согласились присоединиться к исследованию», — сказала Лиза Энн Гердес.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
