Исследование показало, что некоторые люди обладают уникальным геном, который усиливает иммунную функцию

Ученые из Университета Буффало (University at Buffalo, UB) обнаружили, что активная форма гена способствует развитию широкого спектра защитных качеств. Этот ген обнаружен у 75% населения и, как известно, защищает от нейродегенерации. Теперь исследователи UB обнаружили, что этот же ген также усиливает иммунную функцию.

Результаты научной работы были опубликованы в журнале eBioMedicine.

CHRFAM7A — уникальный человеческий ген, возникший после того, как люди отделились от общего предка с шимпанзе миллионы лет назад.

Этот ген был вовлечен и изучен в нейропсихиатрических расстройствах. Предыдущая работа команды ученых из UB выявила, как этот ген защищает от расстройств памяти, таких как болезнь Альцгеймера, но его роль в иммунной функции до конца не изучена.

Кинга Сигети (Kinga Szigeti), автор исследования и профессор неврологии в Школе медицины и биомедицинских наук им. Джейкобса при Университете Буффало (Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences at UB), заявляет, что команда ученых не была удивлена, обнаружив, что этот ген обладает действием, усиливающим иммунную функцию.

Иммунное преимущество

«Мы всегда думали, что тот факт, что эта мутация широко распространена в человеческой популяции (это означает, что, поскольку она помогает людям выживать, все больше и больше людей становятся ее носителями), указывает на то, что она обеспечит иммунное преимущество», — говорит она.

Исследование показывает, как это происходит, и оказывается, что это связано с предыдущей работой ученых.

В прошлом году команда UB опубликовала исследование, показывающее, что активная форма гена CHRFAM7A позволяет клеткам мозга быть более гибкими. Эта работа показала, что он делает это за счет активации актинового цитоскелета, который обеспечивает структурную поддержку клеток, позволяя клеткам мозга быть более устойчивыми. Это свойство обеспечивает защиту от нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

Теперь исследователи обнаружили, что активация гена актинового цитоскелета также усиливает иммунную функцию.

«Наше исследование показывает, что по мере того, как человеческие клетки развивали свой цитоскелет, они приобретали новые функции, что позволяло им легче бороться с источниками инфекции в организме», — говорит Сигети.

Она объясняет, что CHRFAM7A изменяет передачу сигналов кальция в клетке, это самая древняя система передачи сигналов в клетке (т. е. система связи).

«Это сигнальное изменение приводит к переключению в организации актина, производя клетки, которые становятся более жесткими снаружи, создавая более сильный и лучший щит, который называется ламеллиподиями», — объясняет Сигети.

Прорезая матрицу

Клетки CHRFAM7A обладают дополнительным иммунным преимуществом. «Иммунной системе нужен путь, чтобы проникнуть в инфицированную ткань», — добавляет она, — «и клетки CHRFAM7A разработали новый механизм: они могут прорезать внеклеточный матрикс или ткань органов и достигать мест с ограниченной васкуляризацией или пораженных болезнью».

Поскольку это преимущество позволяет клеткам иммунной системы более эффективно проникать в инфицированную ткань, инфекцию можно контролировать раньше, оставляя бактериям или вирусу ограниченное время для репликации, продолжает она.

Из-за влияния гена на передачу сигналов кальция, который является ключевым фактором многих фундаментальных биологических процессов, включая клеточный метаболизм, он, вероятно, также влияет на многие другие биологические и патологические процессы.

Уникальные человеческие гены наделяют людей характерными для человека чертами; Сигети отмечает, что традиционные модели заболеваний на животных, в которых отсутствуют эти гены, не могут точно отражать, как некоторые лекарственные препараты будут действовать на людей.

«На данный момент ясно, что активная форма CHRFAM7A обеспечивает защиту от множества заболеваний», — говорит Сигети. «Это исследование может привести к выявлению новых важных мишеней для лекарственных средств».

Для проведения текущего исследования команда ученых использовала плюрипотентные стволовые клетки, мутации которых возникли в результате генной инженерии.

«Мы использовали человеческие клетки, которые можно дифференцировать в первые ответчики иммунной системы (моноциты), и проверили, как они могут попасть в сконструированные субстраты, которые моделируют жесткость тканей человека в норме и при заболеваниях», — подчеркивает она.

На данный момент этот ген вовлечен в системную воспалительную реакцию, воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), цитокиновый шторм, связанный с COVID, нейрокогнитивные расстройства, связанные с ВИЧ, остеоартрит и метастазы рака.

Команда ученых из UB в настоящее время проверяет роль данного гена в человеческом мозге, воспалительных заболеваниях кишечника и метастазах рака.

Литература:
Kinga Szigeti et al, CHRFAM7A diversifies human immune adaption through Ca2+ signalling and actin cytoskeleton reorganization, eBioMedicine (2024). DOI: 10.1016/j.ebiom.2024.105093