Более 1,7 миллиарда человек, почти четверть населения Земли инфицированы Mycobacterium tuberculosis, бактерии, вызывающей туберкулез (ТБ).
В течение многих лет ученые работали над созданием эффективной вакцины, но существующие вакцины против туберкулеза защищают лишь частично. Новое исследование, проведенное группой ученых из Массачусетской больницы общего профиля (MGH), выявило благоприятные и неблагоприятные аспекты иммунного ответа, которые определяют, сможет ли организм держать инфекцию туберкулеза под контролем. Результаты исследования, опубликованные в журнале Immunity, могут оказаться важными для разработки более эффективной вакцины.
Хотя иммунная система организма зачастую может держать инфекцию M. tuberculosis под контролем, так что люди не испытывают никаких симптомов, в 2017 году было зарегистрировано более 10 миллионов случаев активной инфекции и 1,6 миллиона смертей, связанных с туберкулезом. Инфицирование легких микобактериями туберкулеза приводит к образованию сложной многоклеточной структуры - гранулемы. В некоторых гранулемах иммунная активность способствует очищению от бактерий, но в других бактерии сохраняются и растут. Эти различные реакции гранулемы могут наблюдаться даже у одного и того же человека.
"Определение того, какие клеточные и молекулярные особенности связаны с контролем бактерий, потенциально может указать на новые терапевтические и профилактические стратегии в отношении туберкулеза", - говорит соавтор исследования Алекс Шалек. Шалек и его коллеги использовали инструментарий для профилирования единичных клеток и объединились с учеными из Медицинской школы Питтсбургского университета, которая помогла им разработать экспериментальную модель исследования на обезьянах, повторяющую особенности человеческого туберкулеза, а также разработала способы отслеживания и количественной оценки бактериальной нагрузки и гибели бактерий в отдельных гранулемах.
"При туберкулезе иммунный ответ довольно хороший, но не отличный, и до недавнего времени эта проблема его изучения решалась с помощью довольно устаревших методов. Наше сотрудничество позволило использовать самые лучшие методики для решения действительно сложной и очень важной проблемы, которую большинство стран мира игнорирует, потому что она в первую очередь затрагивает бедные слои населения", - говорит Шалек.
В результате совместной работы было установлено, что бактериальная персистенция происходила в гранулемах, обогащенных тучными, эндотелиальными, фибробластными и плазматическими клетками, сигнализирующими между собой через иммунитет второго типа и механизмы заживления ран. Гранулемы, которые способствовали борьбе с бактериями, характеризовались клеточными экосистемами, обогащенными стволовыми, цитотоксическими Т-клетками 17-го типа, вовлеченными в провоспалительные сигнальные сети с участием различных клеточных популяций. Гранулемы, возникшие на более поздних стадиях инфекции, имели функциональные характеристики рестриктивных гранулем и были более способны убивать Mtb.
"Наши результаты определяют сложные многоклеточные экосистемы, лежащие в основе разрушения гранулемы, и выявляют иммунные мишени хозяина, которые могут быть использованы для разработки новых вакцинных и терапевтических стратегий против ТБ", - говорит Шалек. "Мы также можем начать рассматривать вопрос о том, как мы можем напрямую управлять гранулемами путем модуляции межклеточной сигнализации для более эффективной борьбы с инфекцией".
Шалек подчеркивает, что до пандемии COVID-19 туберкулез был основной причиной смерти от инфекционных заболеваний во всем мире. "Эффективная вакцина - это единственный способ, с помощью которого мы действительно сможем контролировать туберкулез", - говорит он. "Новые данные этого исследования о том, как иммунная система очищает, а в некоторых случаях и помогает туберкулезу, имеют решающее значение для определения того, что должна делать новая вакцина".
