Иммунология

Основное направление в работе лаборатории профессора Михаеля Лисанти — изучение роли кавеолина-1 в нормальной и патогенной сигнализации при развитии опухолей. Работа лаборатории в течении последних десяти лет показывает, что кавеолин-1 функционирует в качестве «тормоза» во время проведения сигнала, что сродни другим супрессорам раковой опухоли. Ученые показали, что функциональная потеря одного-единственного гена достаточна, чтобы защищать от рака молочных желез. Кавеолин-3 локализован в мышечных клетках, в том числе и в миоэпителиальных клетках молочной железы. Изучался фетотип мышей CAV-3 (-/-) NULL, т. е. лишенных кавеолина-3. Его удаление вызывало состояние, похожее на начальные стадии лактации. Имплантировав опухолевые клетки, ученые продемонстрировали, что CAV-3 (-/-) мыши защищены от образования опухолей молочных желез, возможно, как раз за счет образований лактогенной среды. В текущих исследованиях планируется разработка новой терапии с помощью лактогенной среды для профилактики и лечения рака молочной железы человека.

Под руководством Синтии Лемер были проведены эксперименты по продолжительной иммунизации бета-амилоидным белком африканских зеленых мартышек Chlorocebus aethiops. У этих животных последовательность белка-предшественника бета-амилоидного белка сходна с человеческим вариантом, и при старении у этих обезьян также образуются внеклеточные амилоидные бляшки. Для объяснения положительного эффекта вакцинации было предложено несколько механизмов. 1. Антитела способны предотвращать агрегацию бета-амилоидного белка в фибриллы или разрушать уже сформированные структуры. 2. Антитела связываются с Fc-рецепторами на клетках микроглии мозга, вызывая фагоцитоз бета-амилоидного белка. 3. Антитела увеличивают выведение бета-амилоидного белка из мозга на периферию. Клинические испытания на людях были остановлены после развития у 6% пациентов, участвующих в исследованиях, менингоэнцефалита. Точные причины этого не установлены. Возможно, иммуноген распознается как ауто-антиген, что приводит к развитие аутоиммунного ответа у ряда пациентов. Исследования показали, что у иммунизированных обезьян происходит снижение уровня бета-амилоидного белка в ЦНС. Для решения этих проблем группа доктора Лемер работает над созданием гуманизированных антител и новых пептидных иммуногенов для иммунизации мышей и обезьян.

В лаборатории исследуется роль белка beclin 1 и аутофагии в супрессии развития опухолей и в увеличении продолжительности жизни. В перспективе: исследования роли аутофагии в антимикробной защите, в биологии рака, в регуляции клеточной смерти, в предотвращении старения и нейродегенеративных заболеваний. В лаборатории профессора Левин был открыт белок Beclin1 — основной активатор аутофагии. У нематод белок beclin-1 необходим для выживания при голодании. А у людей пониженная экспрессия белка beclin-1 в нервной системе приводит к повышенной вероятности болезни Альцгеймера. Beclin-1 содержит BH3 домен, который обеспечивает взаимодействие этого белка с антиапоптотическими гомологами белка Bcl-2. Таким образом, при образовании комплекса Beclin-1 /Bclингибируется аутофагия. Beclin1 играет центральную роль при образовании аутофагосом, а комплекс Bcl-2/Bcl-XLиграет важную роль как регулятор Beclin-1 зависимой аутофагии. Комплекс Bcl-2/Bcl-XL-beclin-1 — терапевтическая цель для активации аутофагии. При использовании веществ, разрушающих такой комплекс можно активировать аутофагию (например при лечении нейродегенеративных заболеваний) а при других заболеваниях желательно, напротив, ингибировать аутофагию, повышая устойчивость комплекса Bcl-2/Bcl-XL-beclin-1.

В лаборатории Ирины Конбой было показано, что, помимо снижения активации Notch, с возрастом повышается уровень TGFβ, который индуцирует образование большого количества фосфорилированного Smad3 в резидентных прогениторных клетках мышцы, что мешает регенеративной способности клеток-сателлитов. Важным фактом является то, что Notch и pSmad3 являются антагонистами и контролируют пролиферативную активность стволовых клеток. Активация Notch блокирует TGFβ-зависимую активацию ингибиторов циклин-зависимых киназ (таких как p15, p16, p21 и p27), в то время как его ингибирование, наоборот, активирует их. Ученые изучили возможность экстраполяции данных, полученных на грызунах, на человека. Было показано, что у человека сателлитные клетки сохранялись с возрастом, но не могли активироваться в ответ на истощение мышцы, из-за снижения активности Notch, одновременно с увеличением активности TGFβ. Кроме того, было показано, что большое значение в активации Notch играет MAPK/pERK сигнальный путь. С помощью вестерн блоттинга (Western blot) исследователи выяснили, что с возрастом, активность MAPK-сигнального каскада снижается. При исследовании содержания уровня Delta, количества активного Notch, и активности миогенеза в ответ на присутствие антагонистов или агонистов MAPK, ученые выяснили, что агонист (FGF 2) индуцировал Delta и активировал Notch. В то время как ингибиторы MAPK-сигнального пути угнетали активность Notch и снижали уровень Delta. При непосредственной активации MAPK, регенеративная способность сателлитных клеток мышечной ткани, как молодой, так и старой, значительно увеличивалась. Соответственно, баланс между этими двумя молекулами — Notch и pSmad3- является важным фактором в контроле пролиферативной активности и регенеративной способности стволовых клеток мышцы. Активация MAPK/Notch показала возможность «омоложения» сателлитных клеток мышцы 70-тилетнего до уровня 20-тилетнего.

Доктор Валейо из Университета Питтсбурга показал, что контроль уровня инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1) в тимусе может быть одним из способов поддержания иммунного гомеостаза в течение постнатального периода и старения. Доступность в ткани IGF-1 регулируется ассоциированным с беременностью плазменным белком, А (PAPPA). Гомозиготная делеция этого белка приводит к продлению жизни мышей. В лаборатории Абби де Валлейо были получена линия мышей с выключенным геном PAPPA. Уровень IGF-1 в этих генетически-изменённых животных оказался низким, что отразилось на их росте, развитии и нормальной жизнедеятельности. Эти эксперименты позволили сделать вывод о том, что нормальное функционирование IGF-1 напрямую зависит от уровня PAPPA у млекопитающих, данных, которые позже были подтверждены для людей.

При ряде возрастных заболеваний в иммунной системе накапливаются высоко специализированные CD28 эффекторные Т-клетки. Они занимают много места, не оставляя пространства для других Т-лимфоцитов. С накоплением избытка CD28(-) Т-клеток связывают снижение эффективности работы иммунной системы и ухудшение способности вырабатывать иммунологическую память в ответ на вакцинацию у старых особей. Поэтому можно предположить, что уничтожение CD28 Т-клеток может улучшить состояние стареющей иммунной системы и в какой-то степени «омолодить» ее. Перед учеными встал вопрос — не приведет ли уничтожение CD28 Т-клеток к «забыванию» иммунной системой ряда антигенов? На примере Т-клеток, «помнящих» эпитоп цитомегаловируса NLVPMVATV, исследователи показали, что Т-лимфоциты, помнящие этот антиген, присутствуют как во «вредной» популяции CD8(+)CD28(-) Т-эффекторов, так и в популяции молодых клеток памяти CD8(+)CD28(+). Соответственно, при встрече с антигеном клетки памяти могут рекрутироваться из популяции молодых клеток. Исследователи показали, что популяция CD28 клеток не содержит уникальных клонотипов, следовательно, можно разработать метод избирательной элиминации CD28 клеток, не опасаясь лишить иммунную систему памяти на ряд антигенов. И это поможет значительно улучшить состояние иммунной системы стареющих особей.

Профессор Андерс Викби интересуется эпидемиологическими исследованиями и выявлением разнообразных маркеров риска (включая иммунологические факторы), влияющих на продолжительность жизни в шведской популяции. Он был участником нескольких популяционных исследований (The Gender Study, The Octo study, The Octo Twin Study, The NONA Study и т. д.), направленных на всесторонний анализ влияния медицинских, биоповеденческих и социальных факторов на возраст и долголетие. Исследования в рамках The OCTO Study показали, что у очень старых представителей шведской популяции в возрасте от 86 до 94 лет высокое соотношение между числом CD8+ T-лимфоцитов и CD4+ Т-клеток (т.н. инвертированный показатель CD4+/CD8+) и низкий уровень пролиферации Т-клеток в среднем сокращает жизнь на 2 года. В проводимом в настоящее время исследовании the Swedish NONA Longitu-dinal Study будут проверены на связь со старением следующие дополнительные иммунологические факторы: активационный статус субпопуляций CD8+ T-лимфоцитов, экспрессионные профили цитокинов, олигоклональность Т-клеточных рецепторов и определена их возможная связь с клиническими характеристиками, уровнями повреждений ДНК, активностью систем репарации ДНК и антиоксидантным статусом. Таким образом, инвертированный показатель CD4+/CD8+ является важным показателем продолжительности жизни и может быть использован в прогностических исследованиях тенденций смертности и выживаемости в различных возрастных категориях.

Стареющие клетки накапливают повреждения не только в ядерной, но и в митохондриальной ДНК. Они содержат большое число модифицированных азотистых оснований, например, таких как 7,8-дигидро-8-оксогуанин. Ученые считают, что такие нарушения связаны с дефектами репаративных систем, возникающих с возрастом. Исследования показали, что уровень и активность ДНК-гликозилазы, ответственной за репарацию 7,8-дигидро-8-оксогуаниновых оснований, была выше в митохондриальных экстрактах печени не молодых, а старых мышей. Но in vivo, в живой митохондрии старых особей, этот фермент прикреплен к мембране митохондрии в форме предшественника и не способен к действию. Точно так же ведет себя и урацил-ДНК-гликозилаза, которая репарирует модифицированный урацил. Эти данные говорят о снижении количества импортируемых ферментов репарации внутрь митохондрии при старении клеток. Группа Иствана Болдоу также занимается исследованием специфических гликозилаз, ответственных за репарацию ядерной ДНК. Недавно ученые доказали, что в репарации одноцепочечных разрывов ДНК преимущественно участвуют гликозилазы NEIL1 и NEIL2.Еще одно перспективное направление появилось после открытия действия колостринина на культуру клеток. Известно, что колостринин играет стабилизирующую роль при болезни Альцгеймера. Ученые группы Болдоу определили, что колострин в культуре клеток снижает уровень активных форм кислорода, регулирует уровень антиоксидантов и функции митохондрий. У мышей, которым давали колостринин, увеличивалась продолжительность жизни и активность работы органов чувств. Развитие исследований в этом направлении позволит разработать методы контроля процессов деградации клеток и тканей при старении.

Цель группы — изучение интеграции сигналов гормонов и цитокинов в структуре нормальных и патологических нейроэндокринных и иммунных взаимодействий на уровне клеточной передачи сигналов и целевых генов. Особый интерес на данный момент представляют исследования механизмов развития опухолей гипофиза и поиск путей их предотвращения. Исследование аргентинских ученых, выполненное на гипофизе, доказало, что цитокины играют важную роль в поддержании функций гипофиза, влияя не только на клеточную пролиферацию, но и на секрецию гормонов. Эффекты цитокинов могут быть аутокринными или паракринными. Особый интерес среди цитокинов вызывает интерлeйкин 6 (IL-6), так как он вызывает стимулирование роста клеток опухолей гипофиза, но оказывает противоположный эффект на нормальные клетки гипофиза. С другой стороны, недавние работы выявили, что он вызывает и способствует старению некоторых типов опухолей. Большинство гипофизарных аденом — микроаденомы и наиболее распространены клинически не проявляющиеся гипофизарные опухоли, поэтому эти опухоли представляют собой интересную модель для понимания защитной роли онкоген-вызванного старения и цитокинов против злокачественого перерождения. Таким образом, IL-6 может использоваться для эффективной терапии подавления опухолевого роста и предотвращения злокачественого перерождения аденом через индукцию онкоген-вызванного старения.

Джанкарло Алдини и его коллеги исследовали способность хорошо известного радикал-удаляющего соединения эдаварона (3-метил-1-фенил-2-пиразолин-5-он) захватывать активные карбонильные продукты, возникающие при перекисном окислении липидов, а также его способность предотвращать карбонилирование белков. В качестве in vitro модели ученые использовали модифицированный гемоглобин. При помощи высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии исследователи подтвердили способность эдаварона удалять предшественников как конечных продуктов гликозилирования, так и перекисного окисления липидов, таких как глиоксаль. И продемонстрировали, что эдаварон также является мощным гасителем альфа- и бета-ненасыщенных альдегидов. В ходе исследования было показано, что эдаварон обладает большей активностью, чем ряд хорошо известных препаратов, блокирующих активные карбонильные соединения.