Ученые рассчитали число иммунных клеток, необходимых для защиты от ВИЧ

Международная группа исследователей, в том числе ряд сотрудников Института вычислительной математики РАН, разработала уникальную модель лимфоузла, которая позволила рассчитать условия эффективного иммунного ответа на ВИЧ, напрямую связанного с присутствием в организме специфических антител широкого спектра действия (bnAbs). Результаты работы были опубликованы на минувшей неделе в журнале Frontiers In Immunology.

«Мы впервые смогли предсказать, как много Т-клеток, нацеленных на уничтожение ВИЧ, необходимо для того, чтобы остановить распространение вируса. Как и любая модель, наша методика не учитывает многих других факторов, но позволяет определить минимальные требования, которые должны учитываться при разработке вакцин от ВИЧ», — прокомментировал открытие Геннадий Бочаров из ИВМ РАН.

Как известно, ВИЧ проникает в клетки человека, используя определенный набор белков, расположенных на ее поверхности. Однако состав оболочки вируса не остается неизменным – капсид ВИЧ постоянно меняет свою структуру, не давая иммунитету шансов на окончательную победу. Именно это является главной причиной того, что до сих пор не разработана эффективная вакцина против ВИЧ.

Тем не менее, даже несмотря на кажущуюся безуспешность борьбы иммунитета с инфекцией, спустя 3-4 года организм большинства людей, живущих с «позитивным» статусом, начинает самостоятельно генерировать так называемые ВИЧ-специфические антитела широкого спектра действия (bnAbs), способные эффективно противодействовать сразу нескольким видам вируса.

Целый ряд специалистов сегодня активно разрабатывает идею использования bnAbs уже на ранних стадиях заболевания. По их мнению, антитела способны заставить иммунную систему работать куда более эффективно.

Группа математиков из ИВМ РАН во главе с Геннадием Бочаровым, а также ряд их зарубежных коллег предложили проанализировать среду и критерии «успешности» подобного решения.

Для этого ученые разработали специальную систему, моделирующую строение лимфоузла – ключевого компонента работы иммунитета.

Как пояснили специалисты, в момент проникновения патогена в организм часть пораженных клеток, либо частицы вируса попадают непосредственно в лимфатические ткани. Если их строение «незнакомо» иммунитету, Т-клетки попытаются выделить их важнейшие опознавательные знаки и начать производство антител. В противном случае организм уже «знает решение» и начинает активно очищать ткани от патогенов.

Иными словами, быстрота иммунного ответа напрямую зависит от скорости проникновения частиц вируса в лимфоузлы и времени «опознания» конкретного штамма ВИЧ Т-лимфоциты.

Почему это так важно? Дело в том, что уже пораженные ВИЧ клетки начинают синтезировать новые вирусные частицы далеко не сразу, а примерно через 18-24 часа.

Если за это время иммунитет успеет локализовать и уничтожить зараженные клетки, инфекция будет остановлена.

Ученым удалось установить минимальное число клеток, необходимых для этого, упростив тем самым решение задачи по разработке эффективной вакцины.

Согласно результатам работы, быстрый запуск механизмов иммунитета сопряжен с необходимостью соблюдения двух условий. С одной стороны, примерно 5% клеток лимфоузла должны «знать» о ВИЧ и уметь ему противодействовать.

С другой стороны, эффективность работы иммунитета будет напрямую зависеть от непосредственной реакции соединительной ткани лимфоузлов на появление инфицированных клеток.

Если ткань будет разрастаться, как это происходит при переходе ВИЧ в хроническую стадию, то скорость движения Т-клеток может заметно упасть. Это, безусловно, повлияет и на их эффективность: она рискует снизиться почти вдвое.