как узнать какой иммунитет у вас
Профессор Сизякина объяснила, как определить силу своего иммунитета
Как узнать, Людмила Петровна, сильный или слабый у человека иммунитет, стоит ли ему уповать на защитные силы своего организма?
Людмила Сизякина: Сбой в работе иммунной системы проявляется клинической картиной. Например, человек часто болеет респираторно-вирусными инфекциями.
Если человека ничего не беспокоит и ведет он здоровый образ жизни, полноценно питается, то можно говорить о крепком иммунитете.
Что нужно, чтобы поддерживать это состояние?
Людмила Сизякина: Важно потребление большого количества белковой пищи. Поскольку белки это и есть тот субстрат, из которого синтезируются иммуноглобулины, защитные антитела. Поэтому те, кто стремится похудеть и ограничивает себя в полноценной пище, ставит организм в стрессовое состояние, а это пагубно воздействует на здоровье.
Важен в целом здоровый образ жизни, витамины и хорошие эмоции. Иммунная система очень подвержена негативным стрессам. Поэтому нужно устраивать маленькие праздники для себя, любоваться картинами, по возможности ходить на театральные постановки и выставки, общаться с друзьями. Нужно радоваться жизни и избегать стрессов.
Людмила Сизякина: На самом деле вмешиваться в работу иммунной системы очень опасно, это можно делать только по строгим показаниям, которые знают иммунологи.
Все материалы сюжета «COVID-19. Мы справимся!» читайте здесь.
Слабый иммунитет: как оценить свое здоровье? / Медикфорум
Когда мы говорим: «У меня ослаблен иммунитет», подразумеваем под этим частые простуды и общее не очень бодрое состояние организма. При этом само понятие «слабый иммунитет» звучит абстрактно. Как его «измерить»? И как достоверно определить, ослаблен ли он на самом деле?
Человек постоянно подвергается действию патогенных факторов (особенно в период сезона простуд). Это многочисленные бактерии, вирусы, паразиты. Для защиты от всех этих «захватчиков» и существует иммунная система, позволяющая распознавать все чужеродные для организма элементы и уничтожать их.
Как выявить иммунодефицит: анализы на иммунитет
Если никаких отклонений не выявлено – прекрасно! Это значит, что иммунитет в норме. Если один или несколько показателей оказываются ниже (а может быть, и выше) уровня нормы, врачи обычно рекомендуют повторить исследование через 2-3 недели, чтобы проверить, насколько стойко сохраняются выявленные изменения и не были ли они временной реакцией на какое-то внешнее воздействие.
Если изменения по-прежнему есть, то рекомендуется выполнить иммунологические тесты второго этапа (регуляторы и медиаторы иммунитета – интерлейкины, компоненты системы комплемента, исследование интерферонового статуса и др.). Анализы на иммунитет второго этапа используют для диагностики иммунных нарушений, решения вопроса о проведении соответствующей заместительной терапии или иммунокоррекции, а также для оценки результатов лечения.
Что такое иммунотерапия?
Если обнаружены нарушения в работе иммунитета, это значит, что его нужно «лечить». Все препараты для иммунотерапии можно разделить на три группы: иммунокорректоры, иммуномодуляторы и иммуностимуляторы. Все они назначаются только лечащим врачом, и ни в коем случае не следует принимать их самостоятельно.
Иммуностимуляторы, например, можно применять для профилактики инфекционных заболеваний. К иммуностимуляторам относятся витаминные (в основном витамины групп А, С, Е) и биопрепараты (с бифидо- и лактобактериями), пищевые добавки и пр. Выбрать «правильный» для вас препарат и назначить его дозу также поможет ваш лечащий врач.
Светлана Горбунова, врач-консультант Независимой лаборатории ИНВИТРО
Иммунная система Часть 8 Анализы
Иммунная система Часть 8 Анализы
Помимо поражения вирусом иммунодефицита человека, вторичный иммунодефицит развивается после объемных оперативных вмешательств, обширных, тяжелых инфекций, на фоне терапии иммуноподавляющими или сильными противовоспалительными препаратами.
Исследования иммунитета помогают в оценке активности и стадии воспалительного, инфекционного и аллергического иммунного ответов, эффективности проводимой терапии. С этой целью они проводятся неоднократно.
Клинический анализ крови с лейкоцитарной формулой
Клинический анализ крови с лейкоцитарной формулой позволяет выявить множество заболеваний. Он отражает состояние гемопоэза – созревания и роста клеток крови в костном мозге. О состоянии иммунной системы говорят уровни белых клеток крови – лейкоцитов и лейкоцитарная формула. Наблюдение за лейкоцитарной формулой в динамике заболевания позволит выявить осложнения, распространение инфекции по организму, реакцию на лечение.
При бактериальных инфекциях можно увидеть повышение лейкоцитов и нейтрофилов с появлением их молодых форм в крови.
При вирусных инфекциях, наоборот, лейкоциты снижаются, а в лейкоцитарной формуле преобладают лимфоциты.
Преобладание тех или иных популяций в лейкоцитарной формуле помогает в диагностике причины воспаления. Например, при определенных инфекциях (например, инфекционный мононуклеоз) нарастают измененные моноциты, а при аллергических и паразитарных заболеваниях – эозинофилы.
Наличие совсем юных клеток (бластов) в крови признак чрезмерной активации костного мозга, а низкий уровень лейкоцитов и нейтрофилов без воспаления – его угнетения.
Лимфоциты, иммунофенотипирование
Выделяют разные популяции лимфоцитов, которые играют ключевую роль в направлении иммунного ответа – клеточный или гуморальный. Определение иммунного фенотипа лимфоцита возможно в специальном исследовании методом проточной цитофлюориметрии. Фенотип лимфоцитов зависит от особых рецепторов на их поверхности – кластеров дифференцировки CD. Наличие того или иного рецептора свидетельствует о принадлежности клетки к определенной популяции лимфоцитов.
Т-лимфоциты (CD3+) общие и их подтипы:
Т- клетки-киллеры (CD3+CD16+CD56+)
Естественные клетки-киллеры (CD3-CD16+CD56+)
Лимфоциты с маркером HLA-DR+
Иммунорегуляторный индекс (Т-хелперы/Т-цитотоксические)
Дополнительно исследуют другие CD маркеры лимфоцитов для определения их активности.
Циркулирующие иммунные комплексы и система комплемента
Антигены связываются специфическими антителами с образованием иммунных комплексов. Последние активируют комплемент, способствуют удалению чужеродных антигенов. Если их слишком много циркулирует в крови, они откладываются в тканях, например почек, кожи, легких. Высокое содержание циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) наблюдается при аутоиммунных, хронических воспалительных и инфекционных заболеваниях. С другой стороны, определение ЦИК в крови неспецифично, не отражает ни причину их нарастания, ни непосредственное влияние на органы.
Снижение уровней ЦИК на фоне лечения говорит о затихании воспалительного процесса и эффективности терапии.
Наиболее распространенными анализами на систему комплемента являются определение ключевых С3 и С4 компонентов. Показаниями для исследования – повторяющие инфекции, ревматические и аутоиммунные заболевания для выявления врожденных дефицитов комплемента, утяжеляющих течение этих болезней.
Исследуют уровни ЦИК, С3-компонент и С4-компонент комплемента.
Иммуноглобулины A, M, G, E
Общие иммуноглобулины – показатели гуморального иммунного ответа. Уровни IgM возрастают в острый период заболевания и при обострении хронической инфекции, IgG – в процессе выздоровления, IgA – в острый период заболевания, сохраняясь дольше IgM, отражают затяжное течение и поражение слизистых оболочек. Повышенные уровни IgE свидетельствуют об аллергическом воспалении.
Общие иммуноглобулины не объясняют причину инфекции, поэтому целесообразно смотреть специфические антитела к конкретным возбудителям. Основные показания для определения общих антител – это подозрение на врожденный иммунодефицит, связанный с гуморальным иммунитетом.
Интерфероновый статус и Интерлейкины
Исследования Интерфероновый статус, Интерлейкин-1бета, Интерлейкин-6, Интерлейкин-8, Интерлейкин-10, Фактор некроза опухоли-альфа и другие определяют уровни цитокинов – специфических маркеров иммунного ответа. Помогают в определении стадии заболевания, врожденных дефектов, онкологических заболеваний, активности воспалительного процесса и осложнений. Как правило, требуют динамического контроля для помощи в оценке клинической ситуации и эффективности лечения.
Фагоцитарная активность
Фагоцитарной активностью обладают нейтрофилы, моноциты-макрофаги и другие клетки. Фагоцитоз – это способность поглощать и переваривать антигены, вплоть до целых клеток. Он определяет возможности врожденного иммунитета и необходим для формирования приобретенного иммунитета. Оценка фагоцитарной активности клеток крови трудоемка и сложна. Используют такие тесты как оценка фагоцитоза бактерий с флюоресцентной меткой, тест по восстановлению нитросинего тетразолия.
Фагоцитарная активность повышается при бактериальных, аутоиммунных, аллергических заболеваниях.
Ее снижение наблюдается при врожденных дефектах фагоцитарной системы, хронических инфекциях.
Иммунограмма – это общее название всех исследований иммунного статуса. И в разных лабораториях включают разное сочетание анализов в зависимости от цели обследования. Для оценки клеточного иммунитета применяют исследование иммунофенотипов лимфоцитов. Для оценки гуморального иммунитета – общие иммуноглобулины, при необходимости дополняя их ЦИК, комплементом и белками острой фазы. Для оценки врожденного иммунитета больше подходят определения цитокинов в крови, фагоцитарная активность.
Как узнать какой иммунитет у вас
Получить результаты
Компания «Новые Медицинские Технологии»
Иммунный статус
Иммунные реакции здорового организма неусыпно защищают его, обеспечивая жизнеспособность, динамическое равновесие организма с внешней средой. Однако довольно часто по целому ряду причин иммунные реакции нарушаются. Тогда могут возникнуть различные заболевания. Что интересно, согласно данным Всемирной Организации Здравоохранения, практически все заболевания сопровождаются той или иной степенью несостоятельности иммунной системы. Например, повышения иммунных реакций вызывают аллергии, понижения же иммунных реакций приводят к иммунодефицитным состояниям.
При грубом снижении иммунитета защитные силы организма ослабевают настолько, что многие виды бактериальной и вирусной микрофлоры начинают активно функционировать, проявляется хроническими воспалительными процессами. Это особенно ярко видно по возбудителям герпеса, хламидиоза, вирусных гепатитов и многим другим. При длительном протекании перечисленных заболеваний иммунитет дополнительно снижается, что приводит к дополнительной опасности – риску появления онкологических изменений.
В иммунологии различают врожденные иммунодефициты, которые возникли по причине генетического дефекта одного или нескольких компонентов системы иммунитета. В настоящее время выявлено более 70 врожденных дефектов системы иммунитета, они отличаются глубиной и постоянством, но встречаются довольно редко. И только ранняя диагностика и лечение могут предотвратить развитие необратимых инфекционно-воспалительных поражений.
Намного чаще иммунитет нарушается в более позднем возрасте и носит приобретенный характер. Наиболее ярким примером приобретенной формы в иммунологии является СПИД. Снижения защитных сил могут вызвать и такие причины, как рентгеновское облучение, действие кортикостероидов, цитостатиков, травм и хирургических вмешательств, диабет, заболевания почек и печени, злокачественные новообразования и пр. Однако во многих случаях при устранении причины происходит восстановление функции системы иммунитета.
Оценить состояние иммунной системы возможно при помощи исследования иммунного статуса.
Иммунный статус – это показатели работы иммунной системы. Он включает исследование количественных показателей компонентов иммунной системы и определение их функциональной активности.
Показанием к назначению исследования иммунологического статуса может быть любое подозрение на неадекватную работу иммунной системы: тяжелое течение инфекционных болезней, наличие хронических или часто рецидивирующих инфекционных заболеваний, наличие очагов хронического воспаления, заболевания соединительной ткани, аутоиммунные процессы и др.
Среди нарушений работы иммунной системы в первую очередь следует выделить следующие:
Клетки иммунной системы
Лейкоциты. Их назначение – распознавать чужеродных веществ и микроорганизмов, бороться с ними, а также запоминать информацию о них.
Выделяют несколько видов лейкоцитов:
— лимфоциты:
— натуральные киллеры (НК) – это лимфоцитоподобные клетки, которые лишены признаков Т- и В-лимфоцитов. Они способны уничтожать опухолевые клетки и клетки, инфицированные вирусами;
— нейтрофильные лейкоциты (палочкоядерные: ядро имеет вид изогнутых палочек; сегментоядерные: ядра сегментированы, имеют перетяжки);
— эозинофильные лейкоциты;
— базофильные лейкоциты.
Нейтрофилы, эозинофилы и базофилы – это разновидности лейкоцитов, однако эти клетки не одинаково воспринимают красящие вещества, вследствие чего и различаются в названиях.
Эозинофилы участвуют в уничтожении паразитов (выделяют специальные ферменты, оказывающие на них повреждающее действие), а также в аллергических реакциях (выделяют вещества, уничтожающие гистамин, предотвращающие выход ферментов из гранул тучных клеток).
Нейтрофилы иногда называют «микрофагоцитами», указывая на их способность фагоцитировать микроорганизмы.
Макрофаги, или фагоциты «поедают» живых и мертвых микробов, комплексы антиген-антитело (образуются в процессе борьбы с вирусами, бактериями и их токсинами), погибшие клетки самого организма. Без этих клеток невозможна деятельность лимфоцитов, поскольку именно они «помогают» последним распознавать антигены, выделяют медиаторы (вещества, которые стимулируют или угнетают деятельность других клеток иммунной системы).
Среднее число микробов, поглощенных одной фагоцитирующей клеткой, называют фагоцитарным числом, а процент фагоцитирующих макрофагов – фагоцитарным показателем.
На поверхности клеток находятся антигены – своеобразные маркеры (метки), по которым одни клетки отличаются от других. Их называют кластерами дифференцировки (CD). То, какие метки находятся на поверхности клетки, зависит от ее вида (Т-лимфоцит, В-лимфоцит и т.д.) и ее зрелости (способности выполнять свои функции). Метки нумеруются по очереди, в соответствии с тем, когда они были открыты: чем раньше был открыт кластер, тем меньше у него номер.
В лабораториях кластеры дифференцировки выявляются с помощью моноклональных антител.
٭Клоном называют совокупность клеток, появившихся от одной общей клетки. Клетки клона идентичны на 100%. Одинаковые клетки синтезируют одинаковые антитела, которые и называют моноклональными.
Наиболее часто встречающиеся следующие виды кластеров:
Обследование на иммуноглобулины дает информацию о состоянии гуморального звена иммунитета. Это используется в диагностике первичных и вторичных иммунодефицитов, аутоиммунных, инфекционных, гематологических и других заболеваний.
Изменения иммунологических показателей могут быть проявлением нормальной реакции организма на воздействие физиологических или патологических факторов (с различной картиной сдвигов на разных стадиях заболевания), отражать чрезмерную активацию, истощение иммунной системы, характеризовать врожденный или приобретенный дефект отдельных звеньев иммунной системы.
Диагностика Т-клеточного иммунитета: пандемия как драйвер инновации
Диагностика Т-клеточного иммунитета: пандемия как драйвер инновации
Т-клеточный стартап TScan Therapeutics начал коллаборацию с компанией Qiagen для разработки теста на Т-клеточный иммунитет к COVID-19
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «Био/Мол/Текст»: Споры о вакцинах и иммунитете против нового коронавируса кажутся бесконечными! От обсуждения ПЦР-диагностики и тестов на антитела дискуссии постепенно смещаются в сторону стойкости иммунитета: но измерить иммунитет человека по-прежнему сложно. Узнаем о том, как пандемия вдохнула новую жизнь в старую технологию и станет ли диагностика клеточного иммунитета доступной, в статье специалиста по Т-клеткам Софьи Касацкой.
Конкурс «Био/Мол/Текст»-2020/2021
Эта работа заняла второе место в номинации «Академия & бизнес» конкурса «Био/Мол/Текст»-2020/2021.
Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.
Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.
Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Вакцинация от коронавирусной инфекции SARS-CoV-2 — одна из самых горячих тем на границе 2020 и 2021 гг. Не утихают споры о безопасности вакцин, разработанных в сжатые сроки, о принципах производства и об основных принципах иммуногенности. Много спорят и о том, стоит ли добровольно прививаться тем, кто уже успел переболеть COVID-19, или, по крайней мере, подозревает об этом. Достаточно ли привиться один раз, а если вирус будет мутировать, как действовать дальше? Достаточно ли переболеть один раз или стоит бояться заболеть одной и той же инфекцией раз в сезон?
Для того чтобы ответить на эти вопросы и понять историю прошлых болезней, нужно изучить иммунную память (также ее называют иммунологической). Как правило, для проверки иммунной памяти на конкретную инфекцию проверяют наличие антител в плазме крови: ИФА-тест на антитела класса IgG (ИФА — иммуноферментный анализ). В этом тесте подсчитывается количество антител, которые сорбируются (прилипают) к стандартизированным антигенам, то есть молекулам, встречающимся именно у возбудителя данной инфекции и нигде больше. Антитела, в особенности класса IgG, поразительно точно и выборочно контактируют с однажды «выбранной» молекулой: мало где в биологии можно найти более точные и постоянные молекулярные контакты. Тем не менее тест на антитела — по большей части дань историческому процессу, а не «золотой стандарт» тестирования иммунной памяти. Пандемия стремительно изменила многие аспекты нашей жизни — может ли она поменять и то, что мы считаем стандартом в диагностике иммунитета?
Увидеть адаптивный иммунитет
«Биомолекула» неоднократно писала об уникальных механизмах, которые обеспечивают работу этой удивительной регуляторной системы — системы адаптивного иммунитета человека [1–3].
Чтобы увидеть Т-клетки и В-клетки разных типов, иммунологи чаще всего используют проточную цитометрию (FACS) [4]. Например, если мы хотим увидеть клетки памяти, то крепим флуоресцентную метку на молекулу, присутствующую только на поверхности клеток иммунной памяти, и подсчитываем клетки, пролетающие по одной через лазер и детектор флуоресценции.
Так можно узнать процент клеток, выполняющих определенную функцию, например, весь объем клеток памяти в крови на все прошлые инфекции. Теперь усложним задачу и выделим только клетки памяти на конкретную инфекцию — например, интересующий всех SARS-CoV-2, — как это сделать? Мы можем увидеть недавно активированные клетки среди клеток памяти. Лимфоциты из образца крови пациента смешиваются и инкубируются с молекулами, принадлежащими вирусу, чаще всего, — с очищенными белками, нарезанными на фрагменты. Т- и В-клетки, способные узнать и связать вирусный антиген, активируются, станут активированными эффекторными клетками, и мы сможем их различить среди всей иммунной памяти на FACS-анализе. Такие тесты проводятся в качестве дополнительных научных исследований.
Тест требует не только несколько часов на выделение клеток и их активацию вирусными белками либо пептидами, но и время дорогостоящего специалиста по проточной цитометрии, у которого прибор для FACS всегда работает и настроен, а не простаивает. Сочетание сразу двух факторов приводит к тому, что метод далеко не массовый. Можно представить метод рутинным в нескольких ведущих медицинских центрах, но сложно распространить: на порядки сложнее, чем внедрить регулярное ПЦР-тестирование.
Антитела или Т-лимфоциты
В качестве гораздо более дешевого и доступного теста, чем FACS, иммунологи смотрят не на сами клетки, а на то, что иммунные клетки производят [5]. Вспомним рецепторы, которые служат для решения задачи точного, прочного и выборочного связывания вирусных белков-антигенов. Т-клетки держат рецепторы на поверхности, на клеточной мембране. А вот В-лимфоциты свои уникальные рецепторы синтезируют как в мембранной, так и в растворимой форме — эти растворимые В-клеточные рецепторы и есть антитела. Получается, что вместо флуоресцентных меток и В-клеток памяти можно просто измерить концентрацию антител? Вдобавок, учебник иммунологии рассказывает, что В-клетки формируют память с помощью Т-клеток. Значит ли это, что если антитела есть, то уже произошло формирование памяти: сначала на уровне Т-клеток, затем на уровне В-клеток?
Да, текущие представления об иммунологии человека говорят: высокий уровень антител подразумевает, что Т-клеточный иммунный ответ тоже есть. Тем не менее известны и неклассические механизмы, при которых В-клетки быстро начинают производить антитела (чаще классов IgD, IgM) вне особых зон лимфоузла и при меньшем контроле со стороны Т-клеток. Обратная логика оказывается неверной: Т-клеточная иммунная память не зависит от наличия антител в крови, формируется независимо и сохраняется дольше.
Интуитивно кажется, что было бы отлично сохранять в крови антитела к коронавирусу после вакцинации или инфекции на всю жизнь. Некоторые инфекции формируют такой иммунный ответ, и это коррелирует с иммунной защитой, то есть вероятностью не заболеть при повторном заражении [6]. Но для других инфекций уровень антител в крови достаточно быстро, за несколько месяцев, снижается. Так происходит потому, что за свою жизнь человек встречает сотни тысяч типов вирусов, и производить антитела на все вирусные антигены просто невозможно. Приходится выбирать, происходит конкуренция с защитой от других инфекций, а также конкуренция с антителами, которые нужны для регуляции собственной физиологии организма. Антитела постепенно снижают концентрацию и пропадают из крови, но сохраняются В-клетки памяти, которые смогут вновь производить нужные антитела при необходимости.
Было бы идеально, чтобы организм производил антитела и держал их в оптимальной концентрации в крови не во время повторной болезни, а чуть заранее: до заражения. Именно для этого существуют сезонные ревакцинации: небольшая бустерная доза антигена поступает заранее и через 9–14 дней иммунитет снова подготовлен к сезонному контакту с большим количеством вирусных частиц вокруг. А постоянное, круглогодичное производство антител на высоком уровне можно оставить тем В-лимфоцитам, которые действительно каждый день сталкиваются с одними и теми же бактериями и вирусами: например, В-лимфоцитам слизистой ЖКТ, работающим с кишечными симбионтами.
ELISPOT: ИФА для Т-клеток?
Антитела оказались удобным для измерения косвенным маркером иммунной памяти, но отсутствие антител еще не говорит об отсутствии Т-клеточной памяти. Специфичную иммунную память Т-клеток, к сожалению, нельзя измерить так же легко, по нескольким миллилитрам плазмы крови. Как упоминалось выше, Т-клетки не секретируют свои рецепторы в растворимом виде. Зато Т-лимфоциты, в соответствии со своей ролью дирижеров всего иммунного ответа, вырабатывают множество сигнальных молекул — цитокинов. Цитокины, в большинстве своем, — тоже растворимые молекулы, и их концентрацию можно измерить в объеме (суммарно), либо «подсветить» с помощью флуоресцентных меток сразу при их секреции из специфичных Т-клеток (и увидеть соответствие клетка—сигнал). На этом принципе основан иммуноферментный анализ на клональных отпечатках Т-клеток, или ELISPOT (enzyme-linked immunosorbent spot).
Как правило, Т-хелперы секретируют сигнальные цитокины, чья основная задача — активировать нужную ветвь иммунного ответа, привлечь клетки врожденного иммунитета и подавить конкурирующие сигналы. Среди функций цитокинов — подача сигналов внутри иммунной системы — от Т-клеток и для Т-клеток для уточнения принятия решений. Подобная информация «для внутреннего использования» передается и от Т-хелперов Т-киллерам, и в обратном направлении. Яркий пример такого сигнала — интерферон-гамма: активированные Т-киллеры секретируют IFNγ наравне с Т-хелперами. Массовая выработка интерферона позволяет быстро распространить информацию на уровне всего организма. На основе измерения продукции IFNγ Т-клетками разработан самый надежный из ELISPOT-тестов на антиген-специфичный Т-клеточный ответ [7], [8].
Для ELISPOT живые изолированные Т-клетки периферической крови инкубируются с антигенами, как правило, белковыми либо пептидными. Этот процесс должен имитировать то, как в организме Т-клетки в лимфоузлах узнают антигены и активируются: процесс презентации антигена. Небольшая доля специфичных клеток узнает антигены и производит IFNγ, причем интерферон сразу фиксируется и позже визуализируется в точке секреции. В процессе активации Т-клетки делятся: из одной клетки образуется целый клон антигенспецифичных клеток, все они производят интерферон, и при визуализации «пятно» продукции интерферона растет в диаметре (рис. 1). При ELISPOT сложно точно сказать, сколько антигенспецифичных клонов было изначально в образце до активации, размножения и формирования пятна. Остается неясным, сколько Т-клеток узнают антиген in vivo, но не прореагировали из-за искусственной формы презентации антигена, не похожей на то, как Т-клетки обычно активируются в лимфоузлах. С другой стороны, метод немного проще оптимизировать в лаборатории и проще делать для многих пациентов одновременно, чем более дорогостоящий FACS-анализ; требующиеся приборы и реагенты дешевле.
Рисунок 1. Схема работы теста ELISPOT, определяющего активацию Т-лимфоцитов при взаимодействии с антигенами нового коронавируса SARS-CoV-2
[11], рисунок с изменениями
Поиск коронавирусных Т-клеток. Инновация TScan
ELISPOT используется во всех лабораториях, которые исследуют иммунитет человека. Метод ELISPOT и его модификации на пересекающихся пулах пептидов (наборах фрагментов, на которые нарезается белковый антиген) использовались в исследованиях эффективности вакцин от ВИЧ, и позже медленно распространились на исследования и других вакцин. В диагностических лабораториях метод стал популярен потому, что для более точной диагностики туберкулеза необходимо оценивать Т-клеточный иммунный ответ. Коммерческий тест получил название T-SPOT. Кроме туберкулеза, для других инфекций аналогичная диагностика не применялась — до 2020 года и кризиса, вызванного новой коронавирусной инфекцией SARS-CoV-2. Необходимость широкой диагностики самой инфекции и иммунной памяти к ней подтолкнула одновременно исследователей и производителей диагностических тестов к разработке новых методов и оптимизации старых и привычных. Интерес к быстрому и дешевому измерению Т-клеточной памяти растет параллельно с популярными в медиа опасениями, что у переболевших COVID-19 быстро пропадают антитела в крови.
Очень многие академические коллективы, которые работают на стыке биохимии, иммунологии человека и прикладных биотехнологий, весной 2020 года стали заниматься разработками для борьбы с пандемией, в том числе разрабатывать и налаживать диагностику инфекции. Нельзя не упомянуть пример коллектива Григория Ефимова из НМИЦ гематологии в Москве, активно работающий как над диагностикой Т-клеточного иммунитета к новому коронавирусу на основе FACS, так и в коллаборации по созданию одного из ИФА-тестов для определения антител к антигенам SARS-CoV-2 [9], [10]. Тем не менее вернемся к теме масштабируемого производства быстрых ELISPOT-тестов на Т-клеточный иммунитет: откуда берутся такие разработки, тоже из фундаментальных и клинических академических лабораторий?
Первой ELISPOT-тест на ковид (T-SPOT Discovery SARS-CoV-2 assay) выпустила компания Oxford Immunotec, ранее создавшая одну из самых популярных версий теста на туберкулез [11]. Этот тест использует пул разнообразных антигенов коронавируса и активацию Т-клеток в смеси с другими лейкоцитами периферической крови: иначе говоря, дизайн теста даже несколько упрощен по сравнению с тестом на туберкулез (рис. 1).
Куда более интересную модификацию запустил небольшой биотех-стартап под названием TScan Therapeutics. Этот стартап переориентировался на инфекционную иммунологию во время пандемии. Как и многие другие коллективы, к примеру, BioNTech (разработчик вакцины от коронавируса совместно с Pfizer), до пандемии они занимались онкологией и задачей оптимальной активации противоопухолевого иммунитета.
Осенью 2020 года TScan Therapeutics подписали соглашение о совместной разработке диагностического теста ELISPOT-типа с компанией Qiagen — крупнейшим производителем лабораторных реагентов и универсальных наборов для типовых экспериментов в молекулярной и клеточной биологии [12], [13]. Эта диагностика Т-клеточной памяти во многом отличается от версии Oxford Immunotec, и в первую очередь отличается идеологически: оксфордская компания быстро и практично сделала аналог своего существующего продукта-бестселлера, сохранив всю платформу и протокол метода и изменив только антиген. TScan же демонстрирует почти идеальный инновационный подход: вначале провели исследования Т-клеточного иммунитета, опубликовали выводы в престижном журнале Immunity, затем появилась идея для диагностического теста и, наконец, возможность производства в партнерстве с Qiagen.
Исследование TScan раскрывает детали того, какие молекулы среди белков коронавируса вызывают наибольший «интерес» у Т-клеток человека [14]. Иммунная память Т-киллеров, согласно исследованию, формируется не только и не столько на фрагменты антигена (эпитопы) S-белка коронавируса, на котором сфокусировано большинство вакцин 2020 года [15]. Напротив, эпитопов гораздо больше в нуклеокапсидном основном белке [16]. Далее, специалисты TScan показали отсутствие перекрестного иммунитета: антигены «сезонных» неопасных человеческих коронавирусов формируют память Т-киллеров, но эти Т-киллеры не способны отреагировать на коронавирус SARS-CoV-2. Наоборот, между SARS-CoV-1 (вызвавшим вспышку атипичной пневмонии в 2003 году) и SARS-CoV-2 существует значительная кросс-реактивность Т-клеток (переболевшие атипичной пневмонией могут быть защищены от SARS-CoV-2).
Обнаружение важнейших участков вируса, вызывающих долгую Т-клеточную память — это поиск иммунодоминантных эпитопов. Если активировать Т-клетки именно такими пептидами, можно существенно повысить качество диагностического теста. Уникальные данные TScan позволяют вычесть фон иммунной памяти на родственные и далекие коронавирусы и поднять специфичность диагностики иммунной памяти. При этом используется платформа, сходная с ELISPOT, что позволяет объединять много образцов и делать тест быстрым и широко доступным. Сейчас исследования Т-клеточного иммунитета при коронавирусе проводится либо в рамках научных исследований, либо на коммерческой основе, но точность и интерпретация теста затруднена, клиент получает результат через 1–2 неделю после теста. Партнерство TScan с Qiagen вселяет оптимизм по поводу доступности теста: ведь продукцией этой компанией пользуются буквально в каждой молекулярной и биохимической лаборатории на планете.
Интересна еще одна деталь. Исследователи из TScan брали донорские Т-клетки у доноров с наиболее распространенными в США генотипами других важных иммунных молекул: молекул HLA (молекул главного комплекса гистосовместимости, Human Leukocyte Antigen) подтипов HLA-A*02:01, HLA-A*01:01, HLA-A*03:01, HLA-A*11:01, HLA-A*24:02 и HLA-B*07:02. В зависимости от типа молекул HLA Т-клетки будут распознавать разные эпитопы одного и того же вируса. А поскольку у разных людей максимально вариабельные молекулы HLA, то и иммунный ответ Т-клеток у каждого формируется максимально индивидуально. Именно с этим связаны и сложности/дороговизна изучения Т-клеточного иммунитета, и невозможность «перелить иммунную память» переливанием крови — такой эксперимент может получиться только внутри пары однояйцевых близнецов. С другой стороны, даже в этом огромном разнообразии реакций клеточного иммунитета Т-клетки разных доноров, отвечающие на новый коронавирус, обладают некоторыми общими характеристиками.
Данные об общих параметрах иммунного ответа, которые будут накапливаться в совместных исследованиях TScan/Qiagen, представляют несомненный интерес для оптимизации лечения пациентов и создания методов лечения, таргетно направленного на активный и безопасный Т-клеточный ответ. Здесь проявляется особая черта сильных deeptech-стартапов в области биологии, биоинформатики и биотехнологий: технологическая платформа может быть использована не только для одного применения и быстрого завоевания рынка, а для разных задач, и в процессе, по ходу решения прикладной задачи возникают ценные, качественные и заметные научные открытия. Конечно, новость о сотрудничестве TScan и Qiagen — всего лишь одна из множества историй о биотех-прорывах 2020 года, и легко могла затеряться среди других новостей и инноваций. Но в этой неприметной новости заложен мощный потенциал, способный изменить современные представления о клинической диагностике иммунной памяти.