Исследователи из Цюрихского университета (University of Zurich) изучили иммунную систему монозиготных близнецов, чтобы определить влияние окружающей среды и генетики на рассеянный склероз. Исследование опубликовано в научном журнале Nature.
Актуальность исследования
Рассеянный склероз является хроническим воспалительным заболеванием центральной нервной системы и наиболее частой причиной неврологических нарушений у молодых людей. При рассеянном склерозе собственная иммунная система атакует головной и спинной мозг, что приводит к кумулятивным неврологическим нарушениям, таким как нарушение зрения, сенсорные нарушения, двигательные нарушения (например, ограничение способности ходить), а также когнитивные нарушения. Хотя причина рассеянного склероза до сих пор неясна, с этим заболеванием уже связаны различные генетические факторы риска и влияние окружающей среды.
Исследования последних лет ясно показали, что варианты генетического риска являются необходимым условием развития рассеянного склероза.
«Основываясь на нашем исследовании, мы смогли показать, что примерно половина состава нашей иммунной системы определяется генетикой», – заявляет Флориан Ингельфингер (Florian Ingelfinger).
Исследование показывает, что эти генетические влияния, хотя и всегда присутствуют у пациентов с рассеянным склерозом, сами по себе недостаточны для запуска рассеянного склероза.
Материалы и методы исследования
В исследовании участвовала 61 пара монозиготных близнецов, где один близнец страдает рассеянным склерозом, а второй близнец здоров. Таким образом, с генетической точки зрения близнецы были идентичны.
«Хотя здоровые близнецы также имели максимальный генетический риск развития рассеянного склероза, у них не было клинических признаков заболевания», – поясняет Лиза Энн Гердес (Lisa Ann Gerdes).
Благодаря этой уникальной когорте идентичных близнецов исследователи смогли исключить генетические влияния, сравнив близнецов с рассеянным склерозом и без него.
Новизна исследования
«Мы исследуем важный вопрос о том, как иммунная система двух генетически идентичных индивидуумов приводит к значительному воспалению и массивному повреждению нервов в одном случае, а в другом – вообще без повреждений», – объясняет Буркхард Бехер (Burkhard Becher).
Использование идентичных близнецов позволило международной группе ученых исключить генетическое влияние и предметно отследить изменения иммунной системы, которые в конечном итоге привели к развитию рассеянного склероза у одного близнеца.
Исследователи использовали самые современные технологии для подробного описания иммунных профилей пар близнецов.
«Мы используем комбинацию массовой цитометрии и новейших методов генетики в сочетании с машинным обучением, чтобы не только идентифицировать характерные белки в иммунных клетках больного близнеца в каждом конкретном случае, но и расшифровать совокупность всех генов, которые включены в эти клетки», – объясняет Ингельфингер.
Эдуардо Бельтран (Eduardo Beltrán), эксперт в области одноклеточной геномики, добавляет: «Это гарантирует, что мы получим как можно больше информации, насколько это технически возможно в настоящее время, из этих ценных образцов».
Команда использует множество специализированных алгоритмов, основанных на искусственном интеллекте, для извлечения соответствующей информации из этого огромного набора данных.
Генетические и экологические причины рассеянного склероза
«Удивительно, но мы обнаружили, что самые большие различия в иммунных профилях близнецов, страдающих рассеянным склерозом, заключаются в рецепторах цитокинов, то есть в том, как иммунные клетки взаимодействуют друг с другом. Сеть цитокинов подобна языку иммунной системы», – говорит Ингельфингер.
Исследователи обнаружили, что повышенная чувствительность к определенным цитокинам приводит к большей активации Т-клеток в крови пациентов с 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 превращения в полностью функциональные Т-клетки.
«Возможно, мы обнаружили здесь большой клеточный взрыв рассеянного склероза — клетки-предшественники, которые дают начало болезнетворным Т-клеткам», – говорит Бехер. «Результаты этого исследования особенно ценны по сравнению с предыдущими исследованиями рассеянного склероза, которые не контролируют генетическую предрасположенность. 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».
«Это уникальная возможность раскрыть влияние генетики и окружающей среды на рассеянный склероз полностью благодаря нашим пациентам, которые согласились участвовать в исследовании», – заключает Лиза Энн Гердес.
Авторы другого исследования выяснили, как вирус Эпштейна-Барра вызывает рассеянный склероз.
