Уильям Робинсон (William Robinson) является автором статьи, в которой продемонстрировано, как обычный вирус герпеса может вызвать рассеянный склероз. Ученые давно подозревали, но не смогли доказать связь между определенными вирусными инфекциями и развитием рассеянного склероза, тяжелого аутоиммунного заболевания, которым страдает несколько миллионов человек.
Вирус Эпштейна-Барра вызывает рассеянный склероз
Теперь ученые доказали, что вирус Эпштейна-Барра (ВЭБ), распространенный тип вируса герпеса, вызывает рассеянный склероз, побуждая иммунную систему атаковать собственную нервную систему организма.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, показано, что примерно 20 — 25% пациентов с рассеянным склерозом имеют в крови антитела, которые прочно связываются как с белком вируса Эпштейна-Барра, называемым EBNA1, так и с белком, вырабатываемым в головном и спинном мозге, называемым молекулой адгезии глиальных клеток, или GlialCAM.
«Часть белка ВЭБ вырабатывает белок хозяина — в данном случае GlialCAM, обнаруженный в изолирующей оболочке нервов», — заявил Уильям Робинсон, профессор иммунологии и ревматологии в Стэнфордском Университете (Stanford University). «Это означает, что когда иммунную систему атакует ВЭБ, чтобы уничтожить вирус, она также нацеливается на GlialCAM в миелине».
Миелин образует защитное покрытие вокруг нервных клеток, и при повреждении электрические импульсы больше не могут эффективно передаваться от одного нерва к другому, что приводит к онемению, мышечной слабости и сильной усталости при рассеянном склерозе.
«Это первый случай, когда было определенно показано, что вирус является триггером рассеянного склероза», — заявил Лавренс Стейнман (Lawrence Steinman). «И эти захватывающие результаты открывают некоторые новые направления для клинических испытаний в лечении рассеянного склероза».
Предыдущие исследования
Предыдущие исследования показали, что у пациентов с рассеянным склерозом повышено содержание антител к различным распространенным вирусам, включая корь, эпидемический паротит, ветряную оспу и вирус Эпштейна-Барра. Фактически, более 99% пациентов с рассеянным склерозом имеют антитела к ВЭБ в крови, что указывает на предшествующую инфекцию, по сравнению с 94% здоровых людей. Но, несмотря на эту эпидемиологическую корреляцию, ученые изо всех сил пытались доказать причинно-следственную связь.
«Никто на самом деле не знает, что вызывает аутоиммунные заболевания, и в течение многих десятилетий выдвигались всевозможные гипотезы о различных вирусах», — заявил Робинсон. «Но когда провели исследования, все развалилось, и оказалось, что инфицирование другими вирусами на самом деле не вызывало рассеянный склероз».
Исследование антител
Чтобы найти эту неуловимую связь, исследователи начали с изучения антител, вырабатываемых иммунными клетками в крови и спинномозговой жидкости девяти пациентов с рассеянным склерозом. В отличие от здоровых людей, иммунные клетки пациентов с рассеянным склерозом направляются в головной и спинной мозг, где они вырабатывают большое количество нескольких типов антител. Образцы этих белков антител, называемых олигоклональными полосами, обнаруживаются при анализе спинномозговой жидкости и являются частью диагностических критериев рассеянного склероза.
«Никто точно не знает, с чем связываются эти антитела и откуда они берутся», — заявил Робинсон. «Итак, первое, что мы сделали, это проанализировали антитела из олигоклональных полос и показали, что они происходят из В-клеток в спинномозговой жидкости».
Новизна исследования
В-клетки — это тип белых кровяных телец, образующихся в костном мозге, и технология индивидуальной последовательности этих клеток была разработана лабораторией Робинсона около восьми лет назад.
«В прошлом исследователи изучали сыворотку крови и спинномозговую жидкость у пациентов с рассеянным склерозом и тестировали их на плоских матрицах или на гистологических слайдах», — заявил Тобиас Ланц (Tobias Lanz). «То, что мы сделали, было другим подходом: мы взяли В-клетки из спинномозговой жидкости, отсортировали их по одиночным клеткам и секвенировали каждую отдельно. В формате одной клетки и в масштабе от десятков до сотен В-клеток на пациента — чего раньше не делалось».
Как только исследователи определили, что олигоклональные полосы при рассеянном склерозе образуются отсортированными В-клетками в спинномозговой жидкости, они экспрессировали индивидуальные антитела из этих клеток и проверили их на реактивность против сотен различных антигенов.
«Мы начали с человеческих антигенов, но не смогли обнаружить четкой реактивности. Поэтому в конце концов мы протестировали их против ВЭБ и других вирусов герпеса, и вот, несколько из этих антител, в частности одно, связались с ВЭБ», — сказал Робинсон.
У шести из девяти пациентов с рассеянным склерозом были антитела, которые связывались с белком EBNA1 ВЭБ, и у восьми из девяти были антитела к некоторому фрагменту EBNA1. Исследователи сосредоточились на одном антителе, которое связывает EBNA1 в области, которая, как известно, вызывает высокую реактивность у пациентов с рассеянным склерозом. Затем ученые смогли разгадать кристаллическую структуру комплекса антитело-антиген, чтобы определить, какие части наиболее важны для связывания.
До этого открытия ученые не знали, как ВЭБ вызывает рассеянный склероз.
«Мы все думали, что это просто своего рода артефакт; на самом деле мы не знали, что это причинно-следственная связь. Но когда мы обнаружили эти антитела, которые связывали ВЭБ в спинномозговой жидкости, вырабатываемые В-клетками спинномозговой жидкости, это заставило нас пересмотреть потенциальную связь, которую мы отвергли».
Затем исследователи протестировали то же антитело на микрочипе, содержащем более 16 000 человеческих белков. Когда ученые обнаружили, что антитело также связывается с высоким сродством к GlialCAM, ученые поняли, что нашли специфический механизм того, как ВЭБ-инфекция может вызвать рассеянный склероз.
«ВЭБ обманывает иммунную систему, заставляя ее реагировать не только на вирус, но и на этот критический компонент клеток, составляющих белое вещество нашего мозга», — заявил Стейнман. «Если использовать военную метафору, это похоже на дружественный огонь: борясь с вирусом, мы наносим ущерб нашей собственной армии».
Чтобы выяснить, какой процент рассеянного склероза может быть вызван этой так называемой «молекулярной имитацией» между EBNA1 и GlialCAM, исследователи изучили широкую выборку пациентов с рассеянным склерозом и обнаружили повышенную реактивность к белку EBNA1 и GlialCAM в 20-25% образцов крови в трех отдельных группах пациентов с рассеянным склерозом.
«Двадцать пять процентов — это консервативное число», — заявил Робинсон, «отметив, что оно не включает пациентов, которые, возможно, ранее реагировали на GlialCAM после ВЭБ-инфекции, но иммунный ответ которых развился с момента первоначального запуска».
Исследование военнослужащих
Исследование 801 случая рассеянного склероза у более чем 10 миллионов военнослужащих, проходивших действительную службу в течение 20 лет, показало, что ВЭБ-инфекция присутствовала во всех случаях, кроме одного, во время начала рассеянного склероза. В статье, описывающем это исследование, опубликованном в журнале Science, было обнаружено, что из 35 человек, которые изначально были ВЭБ-отрицательными, все, кроме одного, инфицировались ВЭБ до начала РС. Кроме того, группа исследователей определила ту же область EBNA1 в качестве основной мишени антител у пациентов с рассеянным склерозом. Вместе с открытием перекрестной реактивности EBNA1 / GlialCAM эти данные являются убедительными доказательствами того, что ВЭБ является причиной подавляющего большинства случаев рассеянного склероза.
В работе, руководимой соавтором исследования и старшим научным сотрудником Пегги Хо (Peggy Hо), важность иммунного ответа против EBNA1 была дополнительно оценена с использованием обычной мышиной модели рассеянного склероза, называемой экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом. После инъекции фрагмента белка EBNA1 у мышей наблюдался тяжелый паралич, большее количество иммунных клеток, вторгшихся в их центральную нервную систему, и большее повреждение защитного покрытия на их нервных клетках по сравнению с мышами, которым вводили контрольный фрагмент белка.
«Это еще больше сближает точки», — заявил Робинсон. «Если вы иммунизируете мышь определенным антигеном, и это усугубляет паралич, это говорит о том, что иммунный ответ против этой мишени может способствовать патогенезу рассеянного склероза».
Возможно, самым захватывающим аспектом этого открытия является его потенциал для создания новых путей клинического лечения рассеянного склероза.
«Если вирус является мишенью иммунного ответа, который нежелательно протекает в мозгу при рассеянном склерозе, почему бы не избавиться от вируса?», — предложил Стейнман.
Поможет ли вакцинация против ВЭБ?
Ученые отметил, что вакцина против вируса Эпштейна-Барра в конечном итоге сможет искоренить рассеянный склероз, точно так же, как полиомиелит был искоренен в в 1970-х годах. Но это исследование также демонстрирует, почему производителям необходимо быть особенно осторожными при выборе антигенов для включения в вакцину против ВЭБ.
«Вы не хотите выбирать те антигены, такие как EBNA1, которые могут вызвать аутоиммунитет», — сказал Ланц.
Кроме того, вакцина против ВЭБ не обязательно поможет пациентам, у которых уже развилась перекрестная реактивность EBNA1/GlialCAM. Для этих пациентов лучшим вариантом может быть «толерантность» иммунной системы, чтобы она больше не реагировала на GlialCAM, сказал Стейнман.
«Здесь есть две многообещающие технологии, одна из которых включает обратную вакцину с использованием ДНК-плазмид, а другая использует технологию РНК от той же компании в Германии, которая создала вакцину Pfizer для COVID-19».
Открытие того, как ВЭБ вызывает рассеянный склероз, также может иметь последствия для исследований других аутоиммунных заболеваний, таких как волчанка и ревматоидный артрит, которые, как и рассеянный склероз, были в значительной степени связаны с ВЭБ-инфекцией в эпидемиологических исследованиях.
Авторы другого исследования заявляют, что употребление большого количества мяса повышает риск рассеянного склероза.
