Сражение вируса и иммунной системы: впервые в реальном времени
Механизм работы вирусной инфекции на первый взгляд прост и понятен каждому. Вот вирус, который попал в организм и начал перестраивать его клетки, создавая подходящую для себя среду обитания. Вот иммунная система, которая отреагировала на вторжение и начала компанию с целью подавления активности захватчика. Проходит несколько дней — и она одерживает победу, чему весьма способствует прием правильных лекарств.
Но если мы рассмотрим систему более пристально, то обнаружим, что картина гораздо сложнее. Различные группы иммунных клеток подавляют вирусные агенты, стараясь наносить как можно меньше вреда окружающим клеткам и действуя порой независимо друг от друга. В течение десятилетий ученые проводили наблюдения, которые помогали им понять всю картину происходящего. Большинство исследований было выполнено в лабораторных условиях косвенным анализом молекул. Однако с визуальной точки зрения определенно наблюдался пробел в знаниях — лучше один раз увидеть, чем сто раз посмотреть на результаты анализов, верно? Теперь эта проблема решена.
Группа американских исследователей нашла способ следить за ходом противостояния вируса и иммунной системы в организме мыши в режиме реального времени. Результат их работы обеспечил медикам четкое представление о том, какие стратегии иммунная система использует для борьбы с инфекцией, а также понимание того, почему у нее уходит так много времени на то, чтобы избавиться от вирусного захватчика.
Областью для визуализации была выбрана трахея. Выбор пал на нее потому, что она обладает полупрозрачностью, необходимой для трансляции в реальном времени, а также потому, что хирургическое вмешательство в этот орган не приведет к фатальным последствиям. С помощью внедрения в трахею можно в случае необходимости провести искусственную вентиляцию легких животного. Вирусной же инфекцией стал грипп, который, хоть и поражает в первую очередь легкие, все же имеет определенное влияние на трахею. К тому же вирус гриппа — один из самых распространенных на сегодняшний день патогенов человека, а значит его изучение имеет весьма важную роль.
Клетки, известные как CD8+ T-клетки (иначе CTL) отвечают за выработку токсичных соединений, убивающих инфицированные клетки. Как правило, они мигрируют по всему организму и активируются только тогда, когда иммунная система обнаружит вирус. Визуально, правда, до сих пор этого никто не видел. Когда ученые интегрировали в организм мыши вирус, все началось как обычно, однако потребовалось около 5 дней, чтобы инфекция начала активную фазу наступления. К этому моменту CTL мигрировали в сторону пораженных тканей. На 7 день их движение замедлилось — они достигли своей цели и начали штурм. В течение 8 дня группы клеток перемещались от одного пораженного участка к другому короткими очередями, выявляя и тут же убивая захватчиков. «Войска» двигались так скоординированно, что у вируса просто не оставалось шанса на победу.
Заняв территорию, активность CTL-клеток возросла. На 9 день они не стремились покидать свою территорию, очевидно перейдя от агрессивного наступления к пассивному наблюдению. Активность их постепенно снижалась, пока на 14 день не стало понятно, что клетки выполнили свою функцию, и пришло время немного отдохнуть.
После этого ученые исследовали еще одну стратегию вирусной атаки: они снизили дозу вируса, предполагая, что и степень инфильтрации иммунных клеток будет ниже. Отчасти их гипотеза оправдалась, в двух из трех испытаний и в самом деле наблюдалась гораздо меньшая активность иммунных клеток. Однако эти данные еще стоит подтвердить рядом тестов.
Для авторов исследования наблюдения стали первым шагом на пути того, чтобы составить визуальную картину заражения организма и его иммунного ответа. Клетки вели себя так, как и ожидалось, однако это лишь часть из всего огромного и сложного иммунного механизма, на детальное изучение которого еще уйдет немало времени.