Вирусный иммунолог раскрыл «невероятный потенциал» иммунной системы

1762365859
2025-11-05 17:28:00

Вирусный иммунолог Пол Томас, доктор философии, работает над тем, чтобы превратить «невероятный потенциал» иммунной системы в реальные диагностические и терапевтические применения, которые улучшат стратегии вакцинации и методы лечения рака. Томас, который недавно присоединился к отделу вакцин и инфекционных заболеваний Онкологического центра Фреда Хатча, изучает, как наша иммунная система реагирует (и развивается вместе с) на воздействие патогенов, которые оставляют отпечаток в наших генах и определяют, как мы будем реагировать на следующую инфекцию.

«Количественная иммунология человека — объединяющая тема моей программы», — сказал Томас, заслуженный ученый семьи Безос в области вирусов и вакцин. Томас пришел к Фреду Хатчу из Детской исследовательской больницы Св. Джуда и Университета Теннесси, где он был членом Центра передового опыта в области исследований гриппа и реагирования на него. «Подход, который мы используем, представляет собой сочетание количественных методов, вычислительных методов и экспериментальных подходов, чтобы попытаться по-настоящему понять иммунологию человека».

Используя эти методы и группы взрослых и детей, Томас стремится определить важные иммунологические закономерности и понять, что они означают для нашего здоровья и восприимчивости к болезням.

«Пол — всемирно известный Т-клеточный иммунолог и лидер в области гриппа», — сказала старший вице-президент и директор VIDD Джули МакЭлрат, доктор медицинских наук, занимающая должность председателя Фонда Джоэла Д. Мейерса. “Он приносит Фреду Хатчу новые передовые технологии для исследований как инфекционных заболеваний, так и рака, а также опытных членов лабораторной команды, которые прибудут сейчас и в течение следующих нескольких месяцев. Мы так рады, что Пол присоединился к нам в VIDD, и в целом он является огромной победой для всех нас!”

В частности, Томас изучает критически важные иммунные клетки, называемые Т-клетками, и их рецепторы Т-клеток (или TCR), специализированные молекулы, которые Т-клетки используют для распознавания иммунологических угроз. Обязанности Т-клеток варьируются от комплексной организации иммунных реакций до мгновенного уничтожения инфицированных клеток. TCR помогают им сосредоточиться на целях, обнаруживая изменения в белках, которые производят наши клетки, которые могут сигнализировать об инфекции или раке. Мы постоянно производим новые Т-клетки, и каждая новая Т-клетка несет единственный в своем роде TCR.

«TCR обладают огромным потенциальным разнообразием», — сказал Томас. «И вы можете увидеть свой уровень риска или защиты, закодированный в репертуаре ваших рецепторов Т-клеток».

«Огромный» — это мягко сказано.

По оценкам ученых, существует более ноябрьдециллион (т.е. более 1060) потенциальных последовательностей гена TCR. Ваш репертуар Т-клеток (огромный, но все же лишь часть этого нового дециллиона) — это ваша личная коллекция Т-клеток и их TCR. Когда мы боремся с инфекциями, задействованные Т-клетки трансформируются в долгоживущие Т-клетки «памяти», которые служат живой записью нашей иммунологической истории. Эти Т-клетки памяти, а также недавно созданные «наивные» Т-клетки, которым еще предстоит встретиться с микробом, составляют наш репертуар Т-клеток.

Нам нужен разнообразный спектр TCR для борьбы с микробным разнообразием. Уникальный репертуар TCR человека влияет на то, насколько хорошо его иммунная система может защитить его от конкретной инфекции и/или опухоли, а также на его реакцию на вакцины.

«Потенциал репертуара Т-клеток и иммунного репертуара в более широком смысле невероятен с точки зрения как диагностического, так и терапевтического применения», — сказал Томас.

Диагностический и терапевтический потенциал

Томас надеется использовать полученные знания для улучшения диагностических и терапевтических инструментов. Он и его коллеги, такие как Фред Хатч, специалист по вычислительной и структурной биологии Фил Брэдли, доктор философии, заведующий кафедрой вычислительной биологии Боба и Пэта Герболдов, работают над пониманием сложных взаимосвязей между последовательностями генов TCR, белковыми структурами TCR и их мишенями.

«Если мы сможем узнать, как работает этот код между Т-клеткой и ее антигенами, [TCR targets]мы также можем использовать его как призму ретроспективного взгляда на все, что произошло с вами в иммунологическом плане на протяжении вашей жизни, и как призму дальновидного взгляда на вашу потенциальную реакцию на инфекцию», — сказал Томас.

Точная интерпретация кода TCR может помочь нам разработать более эффективные вакцины, улучшить иммунотерапию на основе Т-клеток и, возможно, привести к созданию новых инструментов диагностики инфекций или опухолей.

Взлом кода TCR

Расшифровать, что означают TCR для нашего здоровья, непросто.

TCR состоит из двух молекул, каждая из которых кодируется разными генами на разных хромосомах. Полная картина появляется только тогда, когда ученые смогут сопоставить два правильных гена; идентификация того или другого дает лишь поверхностное понимание. Несмотря на то, что технологии улучшили картину, еще многое предстоит сделать для определения сигнатур TCR и расшифровки их значения.

Томас и его сотрудники разработали несколько вычислительных подходов, в том числе методы с одной ячейкой и с объемными ячейками, для решения этой проблемы. Одно из последних нововведений, названное TIRTL-последовательностьиспользует вычислительные стратегии, а не одноклеточные технологии, для извлечения одноклеточного разрешения пар генов репертуара TCR на большой глубине. По словам Томаса, TIRTL-seq предоставляет ученым недорогой способ получить высокоспецифичную информацию из миллионов клеток.

Его вычислительная работа подкреплена реальными данными TCR, Т-клеток и иммунитета, собранными у реальных людей. Эта информация важна для интерпретации того, что репертуар TCR означает для здоровья человека. Вместе со своими сотрудниками Томас собрал несколько групп пациентов (взрослых и детей), чтобы отслеживать их иммунные реакции на инфекцию гриппа и вакцинацию с течением времени.

В рамках этих усилий он является соруководителем Выиграй командусотрудничество по исследованию гриппа в 12 учреждениях, в котором участвует группа детей, зарегистрированных при рождении и наблюдаемых в младенческом возрасте. Группа дает представление о том, как развивается ранняя иммунная система. Томас расширяет эти исследования на иммунный ответ против рака.

«Идея состоит в том, чтобы использовать эти подходы как для улучшения нашего понимания иммунного репертуара человека у реальных людей, так и для того, чтобы попытаться эмпирически понять, что представляют собой эти рецепторы и на что они нацелены», — сказал Томас. «А затем также собрать достаточно данных, чтобы потенциально решить эту проблему синтетически и вычислительно в сотрудничестве с здесь структурными биологами».

Синтетические TCR — это разработанные учеными TCR, которые в идеале улучшают природу и позволяют разработать более селективные и эффективные методы иммунотерапии рака.

Томас надеется воспользоваться преимуществами научной среды Фреда Хатча и Сиэтла, углубить давнее сотрудничество и установить новые связи.

“Фред Хатч находится в невероятно хорошем положении в области иммунологии человека. Они были лидерами в этой области в течение многих лет”, – сказал он, указывая на лидерскую роль Фреда Хатча в Сети испытаний вакцин против ВИЧ и на вычислительную работу биостатистиста Фреда Хатча Питера Гилберта, доктора философии, которая помогла определить иммунологические сигнатуры, которые предсказывают защиту вакцин от различных инфекций, включая ВИЧ и COVID-19.

«Фред Хатч — это идеальное сочетание инфекционных заболеваний, рака, вычислений и иммунологии, которое, я считаю, уникально в мире», — сказал Томас.

#Вирусный #иммунолог #раскрыл #невероятный #потенциал #иммунной #системы