Коли імунна система бореться з вірусами, час має ключове значення. І ця сентенція особливо правдива для її оборони проти тяжкої форми COVID-19, яка може призвести до смерті.
Кілька нових досліджень імунної реакції на вірус SARS-CoV-2 виявили, що своєчасність може бути особливо критичною для класу білків, відомих як інтерферони, - пише Scientific American. Ці імунні білки придушують реплікацію вірусу на ранній стадії хвороби. Але якщо вони стають активними пізніше, деякі вчені вважають, що це може загострити небезпечне запалення, яке ставить деяких пацієнтів з COVID-19 на межу між життям і смертю. За словаи імунолога Юі-Чоль Шин з Корейського провідного науково-технологічного інституту (KAIST), інтерферони - це "палиця на два кінці". І вчені досліджували кожен з них.
Читайте такожThe Guardian: Пандемія коронавірусу змішається з епідемією грипу, які будуть наслідки?
Приблизно десятиліття тому, коли Шин досліджував гепатит С, інтерферони використовувалися як стандартне лікування. Але виявилося, що за деяких умов їх не можна застосовувати. Наприклад, дослідники в Парижі дізналися, що надмірна кількість цих білків може призвести до хвороби, яку називають дитячим інтерферонопатитом. В певному розумінні кожна з цих точок зору на інтерферони правильна. Розуміння того, коли і наскільки широко їх можна використовувати, може стати критичним фактором у лікуванні коронавірусу.
Дослідники в Парижі проаналізували зразки крові 50 людей з COVID-19 різної тяжкості, а також 18 здорових людей для контролю. Вони виявили, що у тяжко хворих пацієнтів нижча загальна кількість лімфоцитів (вид білих кров'яних тілець). Використовуючи різні техніки для аналізу генної активності і заміру окремих білків, вчені виявили дві тенденції. У порівнянні з людьми, в кого COVID-19 проходить в м'якшій формі, у тяжко хворих пацієнтів спостерігалася надмірна реакція на запалення і падіння рівня інтерферонів. А серед тяжко хворих на COVID-19 дефіцит інтерферонів був гіршим у тих, хто помер, ніж у тих, чий стан стабілізувався. Про це команда дослідників написали у звіті за 13 липня, опублікованого в журналі Science.
"Ми були здивовані", - сказав клінічний дослідник з Клініки Кошена в Парижі Бенжамін Тер'є, який виступив співавтором дослідження.
"Наша гіпотеза не передбачала цього", - додав він.
Читайте такожКоронавірус не має сезонності, це "одна велика хвиля" - ВООЗ
Аналіз, опублікований 28 травня у випуску Cell групою дослідників з Медичної школи Ікана в Маунт-Сінай, Нью-Йорк, виявила подібну подвійну закономірність: низький рівень інтерферонів й підвищена кількість запальних білків. Тим часом, у новому дослідженні Шин і його колеги в Південній Кореї використали РНК однієї клітини, щоб проаналізувати генну активність в імунних клітинах. Вони дослідили зразки крові 8 пацієнтів з помірною або тяжкою формою COVID-19, 4 здорових донорів і 5 людей з тяжкою формою грипу. Загалом були досліджені більше 59 тисяч клітин.
Вчені використали комп'ютерні алгоритми, щоб порівняти РНК окремих клітин, щоб виявити закономірності і виділити кластери типів клітин. Дослідники очікували, що Т-клітини або лімфоцити, які керують імунною реакцією або вбивають патоген, будуть мати однаковий вигляд у пацієнтів з COVID-19 і грипом. Але виявилося, що це не так. Натомість клітинні профілі згрупувалися за хворобами. Т-клітини пацієнтів з COVID-19 не нагадували ті, які були виділені зі зразків пацієнтів з грипом. За словами Шина, вони більше були схожі на B-клітини хворих на COVID-19.
Це цікаве спостереження змусило його команду почати пошуки молекул, які виступають в ролі спільних медіаторів, впливаючи на різні імунні клітини. Порівнюючи профілі генетичної активності, дослідники спочатку помітили певну дихотомію між грипом і COVID-19. Клітини грипу демонстрували вищу активність у генах, які регулюють інтерферони, в той час як у випадку COVID-19 домінували запальні гени, обумовлені так званим фактором некрозу пухлини (TNF-білок) і білком IL-1β.
Тоді вчені порівняли зразки тяжко хворих і людей з помірним типом COVID-19, зосереджуючи увагу на окремому пулі імунних клітин, які називають моноцитами. У тяжко хворих пацієнтів ці клітини первинного захисту підвищували активність у стимульованих інтерферонами генах на додачу до запальних TNF/IL-1β генів. Але моноцити людей з помірними випадками COVID-19 мали сліди лише TNF/IL-1β. Про це Шин і його колеги написали в журналі Science Immunology 10 липня.
На перший погляд, висновки досліджень вчених з Південної Кореї й Франції суперечать один одному. Аналіз Тер'є і його колег виявив слабку реакцію інтерферонів. Команда ж Шина помітила вищу активність цих білків. Різниця зводиться до застосованих технік і часу. Французькі дослідники аналізували РНК в зразках, які містили суміш імунних клітин, той час як команда з Південної Кореї провела секвенування РНК в окремих клітинах і стежила за відмінностями інтерферонів у моноцитах. Але Шин припускає, що оскільки моноцити складають лише десяту частину від загальної кількості білих кров'яних тілець, підвищений сигнал у їхній популяції міг бути затьмареним іншими клітинами у французькому дослідженні.
Читайте такожThe Guardian: Коронавірус нівечить легені жертв до непізнаваності
Але є й інший бік медалі. Численні імунні клітини виробляють інтерферони. І білки на них можуть впливати. Однак, підхід корейської команди досліджував вплив інтерферонів лише на моноцити.
"Який вплив змін у одній маленькій групі клітин буде на всю систему? Це дуже важко інтерпретувати", - сказав Тер'є.
"Реакція інтерферонів - досить хитра річ", - сказав імунолог з Університету Теннессі Рудрагуда Чаннаппанавар, який не брав участі в нових дослідженнях.
Він пояснив що реакція захищає кров від зараження, придушуючи реплікацію вірусу.
"Віруси хитрі. У них є кілька білків, які можуть антагонізувати й придушити ранню реакцію інтерферонів", - додав він.
Один із захисників коронавірусу SARS-CoV-2 - вірусний білок під назвою Nsp1 - здатен не дозволити клітинам виробляти власні імунні молекули включно з інтерферонами. Про це писали дослідники з Мюнхена 17 липня в журналі Science.
В спільних дослідженнях зі Стенлі Перлменом з Університету Айови Чаннаппанавар аналізував мишачі моделі для коронавірусів, які викликають SARS і MERS. Ці дослідження показали, що "якщо реакція інтерферону починається до піку реплікації вірусу, з'явиться захисний імунітет". Якщо ж вірусам вдається придушити цей захист, запізніла інтерферонна реакція стає патогенною. Вона викликає надто велику кількість моноцитів й спричиняє пошкодження тканин.
Читайте такожВ Іспанії науковці виявили антитіла до коронавірусу у 5% людей
"Ключове значення має відношення між своєчасністю реакції інтерферонів і реплікацією вірусу", - сказав Чаннаппанавар.
З терапевтичної точки зору, висновки означають, що інтерферони важливі на початковій стадії зараження.
"Якщо дати інтерферони рано, можна по-справжньому підвищити антивірусну реакцію. В цей момент вигода найбільша", - сказала директор Інституту точної імунології в Медичній школі Ікана в Маунт-Сінай Міріам Мерад.
Вона додала, що якщо в людини з COVID-19 вже розвинулося запалення, "а ви даєте їй інтерферон, ви тільки погіршите ситуацію".
В дослідженні, проведеному в Китаї, носові краплі з інтерфероном допомагали захистити медичний персонал від зараження при роботі з хворими. Це дослідження ще не перевірене для публікації. Ранні неопубліковані дані про пацієнтів з COVID-19 у Великій Британії вказували на те, що інтерферони, які вдихали для потрапляння напряму в легені, скорочували термін перебування в лікарні й підвищували шанси на одужання.
