Макрофагальный патруль. Макроагенты иммунитета. Первая линия защиты
Иммунитет человека работает как слаженная система. Разные группы клеток, как солдаты разных отрядов, приступают к бою в строго положенное время и только после четких указаний. Вся система работает бесперебойно, тщательно проверяя весь организм днем и ночью. Одним из главных отрядов иммунитета являются макрофаги. Эти клетки присутствуют во всех органах нашего организма и патрулируют, обеспечивая проверку.
Фото: Getty Images
Фото: Getty Images
Понятно, что при любом чрезвычайном обстоятельстве важна именно первая реакция. Вспомните, как спасает четкий маневр за рулем, чтобы избежать случайного столкновения с другим автомобилем. Так и в иммунной ответе чрезвычайно важно, как можно быстрее и качественнее поймать врага, проверить, не обознался ли ты, и сразу устранить неприятные последствия.
Макрофаги — это первая ступень на пути к предотвращению заболевания. В начале прошлого века ученый Илья Мечников получил за открытие макрофагов Нобелевскую премию. Представим ситуацию, что вы порезались, вроде обычный случай, часто мы не замечаем этого и продолжаем заниматься своими делами. В это время бактерии или вирусы, находящиеся на поверхности ножа, доски или просто живущие на коже начинают проникать в кровь. Предшественниками макрофагов являются моноциты, их много в крови и при встрече с патогеном, они быстро меняют свою программу и превращаются в макрофаги, которые незамедлительно начнут поглощать незваных гостей. Инфекции бывают разными, и часто макрофаги не справляются только своими силами, поэтом «кричат о помощи», выделяя активные вещества в кровь, такие как цитокины и хемокины. В результате каскада передачи сигналов огромное количество других отрядов клеток приходят на помощь, и ситуация приобретает положительный исход. Во всей этой истории чрезвычайно важно то, что именно макрофагам выпадает самая ответственная роль — некая проверка документов, и именно они будут отвечать за последствия своего промаха.
Электронная фотография макрофага, поглотившего латексные частицы
Фото: Фото предоставлено ФГБНУ "НИИ морфологии человека"
Электронная фотография макрофага, поглотившего латексные частицы
Фото: Фото предоставлено ФГБНУ "НИИ морфологии человека"
Наша научная группа давно интересуется макрофагами и их ролью в организме. Мы ведем большую работу, которая включает много сотрудников из различных учреждений, среди них — Центр акушерства и гинекологии им. В. И. Кулакова, Институт морфологии человека и Российский университет дружбы народов. Существует много заболеваний, которые происходят из-за несостоятельности макрофагов или из-за того, что их активации не такая мощная, чтобы уничтожить и распознать врага. Часто макрофаги активируются со сломанной программой, что мешает им выполнять свои функции предельно точно.
Макрофаги имеют два разных происхождения — моноцитарные и тканевые, а также делятся по функциям. Помимо патрулирования и элиминации патогенов они также способны обеспечивать регенерацию. Таким образом они постоянно балансируют между строгой проверкой на наличие патогенов и помощью в восстановлении тканей. Этот баланс очень важен, так как при его случайном смещении в ту или иную сторону возникают сбои в работе иммунитета и поддержании гомеостаза. Связь происхождения и функциональной программы этих клеток является не совсем очевидной. Наша группа принимает активное участие в изучении этой области, так как, понимая эту взаимосвязь, мы сможем точно определить, на какую именно фракцию макрофагов стоит воздействовать, чтобы увидеть значимые результаты.
При незапланированной смене программы макрофаги могут стать причиной заболеваний у беременных. Макрофаги плаценты воздействуют на плод, что может приводить к негативным последствиям. Так, в нашей лаборатории мы изучаем активацию макрофагов при преэкламсии.
Существует много зарубежных работ, которые подтверждают, что при онкологических заболеваниях программа макрофагов сбивается и опухолевые клетки обманывают проверку для того, чтобы их не трогали, как бы предъявляя подделанные документы. Часто это становится причиной плохого ответа на химиотерапию, опухолевого роста и метастазирования. Эту проблему мы также активно исследуем, пытаясь создать модифицированные макрофаги, группу неподкупных охранников, с целью уничтожения опухолевых клеток в организме пациентов.
Фото: Предоставлено лабораторией регенеративной медицины
Фото: Предоставлено лабораторией регенеративной медицины
Модификация макрофагов — многоступенчатый процесс, в ходе которого мы выделяем клетки из крови, отделяем их от других фракций с помощью центрифугирования и магнитного сортинга, а после ведем их в культуре и проводим эксперименты по их активации. Программа макрофагов представляет собой паттерны активации и подавления разных генов. Для попытки искусственно поменять программу, а также стабилизировать ее на какое-то время нужно попытаться внести временные или постоянные изменения в последовательность генов. Прежде чем делать модификацию следует понимать, какие гены вовлечены в эти процессы и чем паттерн генов в одной программе отличается от другой. Это тоже большая задача нашей научной группы. Понимание молекулярных механизмов дает возможность в дальнейшем использовать методы редактирования генома (таких как CRISPR/Cas), сайленсинга и оверэкспрессии для изменения фенотипа макрофагов изнутри.
Клеточная терапия является быстро развивающимся направлением в биомедицине, и макрофаги могут стать отличными агентами для этой стратегии. Получение и использование культур макрофагов может проходить различными путями с использованием новейших клеточных и молекулярных методов. Одним из преимуществ нашей стратегии является то, что нами планируется забор клеток крови, их процессинг и инъекция клеток тому же пациенту, что уменьшает риск отторжения.
Изучая иммунитет, всегда сталкиваешься с запутанной цепочкой взаимодействий клеток, но стоит найти край этой ленты — и становится проще понять последовательную и логичную задумку природы. Мы уверены, что макрофаги и есть этот край, за который стоит потянуть и, возможно, предотвратить запутывание всей катушки, или подвязать этот край, чтобы вся лента не распустилась. Организм имеет свою систему, и важно понять, где начало, если у нас это получится, мы наверняка сможем предотвращать серьезные заболевания и спасти миллионы жизней.