Международная группа ученых, в которую вошли исследователи Университета ИТМО, провела эксперименты для изучения принципов работы иммунной системы и того, какие гены и белки отвечают за реакцию на те или иные опасные бактерии. Выяснить, что «отключение» определенных генов приводит к тому, что подопытные животные почти полностью становятся невосприимчивы к опасному инфекционному заболеванию листериозу.
Ученые выяснили, что отключение гена в миелоидных клетках почти полностью защищает мышей от заражения листериозом / ©www.nopainhanna.com
Результаты работы ученых опубликованы в журнале Nature Microbiology.
Работа иммунной системы – чрезвычайно сложный процесс, механизм работы которого до сих пор далеко не полностью изучен учеными. Какие белки отвечают за иммунный ответ организма, можно ли сделать организм генетически невосприимчивым к любым болезнетворным бактериям, или хотя бы к части из них? Все эти вопросы пытаются решить биологи и генетики всего мира.
Для того, чтобы понять механизм работы иммунитета ученые проводят эксперименты – исследуют популяции мышей, у представителей которых в результате долгого целенаправленного скрещивания не работают те или иные гены. Если подобное «отключение» (генетики и биоинформатики называют его нокаут) того или иного гена приводит к изменению в работе иммунной системы – значит, он имеет непосредственное для нее значение.
Международная группа ученых провела исследование мышей, у которых подобным способом были «отключены» два гена, ответственные за выработку двух белков – Beclin 1 и FIP200. Причем, нокаут был проведен не во всем организме животного, а только в миелоидных (подтип иммунных клеток) клетках мышей. Эти белки участвуют в процессе аутофагии, то есть утилизации клеткой молекул и органелл, возникающих, в процессе ее жизнедеятельности.
Выяснилось, что это «отключение» сделало животных практически совсем не восприимчивыми к бактерии Listeria monocytogenes, вызывающей опасное заболевание листериоз. Это заболевание поражает нервную систему и без правильного лечения даже приводит к летальному исходу.
«Listeria monocytogenes – это такая бактерия, которая делится внутри клетки, – рассказывает соавтор исследования, аспирант Университета ИТМО, сотрудник международной научной лаборатории «Компьютерные технологии» Константин Зайцев, – мы обнаружили, что если нарушена работа генов, отвечающих за Beclin 1 или FIP200, то внезапно мышки сами справляются с инфекцией и хорошо выживают после инфекции».
Такой результат наблюдается за счет того, что иммунная система мышей с нокаутом в целом оказывается активирована постоянно, а не время от времени, в зависимости от внешних возбудителей, как у обычных мышей. Иммунные клетки – макрофаги оказываются в постоянно возбужденном состоянии, что позволяет мгновенно реагировать на появление в организме Listeria monocytogenes.
Генная модификация на первый взгляд не приводит к фатальным последствиям для жизнедеятельности подопытных мышей – они нормально развиваются, растут, едят, размножаются. Однако это вовсе не значит, что отключение генов проходит для животных бесследно.
Как выяснилось в ходе экспериментов, другие инфекции, например, вирус гриппа, все равно заражают подопытных мышей так же успешно, как и обычных. Также следует отметить, что хотя подопытные мыши развивались практически так же, как и обычные, тем не менее они становились уязвимы для своей собственной иммунной системы. Вместе с тем статья дает большой аналитический материал относительно участия белков Beclin 1 и FIP200 в иммунном ответе на попадание в тело болезнетворных микроорганизмов.
