Вакцины вновь оказались в центре внимания ученых во время пандемии COVID-19. Но наши познания о нашей иммунной системе и задействованных в ней механизмах все еще ограничены, невзирая на бесспорные успехи. Но различия в том, как организмы (различных людей) реагируют на один и этот же вирус, делают, к примеру, разработку вакцины в особенности трудной. Почему при инфецировании SARS-CoV-2 у одних людей нет никаких симптомов, а остальные мучаются от высочайшей температуры и ломоты в теле? Исследователи из Гарвардского института Wyss сделали наиболее точную модель иммунной системы человека в микрожидкостном чипе, обеспечив наилучшую платформу для исследования того, как иммунные клеточки реагируют на вакцины и патогены.
Новейшие вакцины и иммунотерапевтические препараты в текущее время изучаются на звериных моделях, что может привести к нежданной токсичности либо низкой эффективности в клинических испытаниях на людях из-за видовых различий в иммунных реакциях. Хотя доклинические опыты можно проводить in vitro, используя иммунные клеточки человека из крови, даже эти результаты нередко не разрешают предсказать реакцию пациентов.
Одна из главных обстоятельств данной беды состоит в том, что иммунные ответы in vivo обычно происходят в высокоспециализированном тканевом микроокружении лимфоидных фолликулов. Это маленькие участки ткани, содержащие В- и Т-клетки, которые вкупе инициируют каскад событий, приводящих к полному иммунному ответу при действии специфичного антигена. Обычно они есть во вторичных лимфоидных органах, таковых как лимфатические узлы. Но они могут создаваться эктопически (в остальных органах) в итоге воспаления. Конкретно осознание этого адаптивного иммунного ответа стоит на кону при разработке вакцин либо иммунотерапии для людей. Как мы можем получить доступ к сиим механизмам, которые зависят от окружающих тканей?
В крайние годы ученые разработали метод моделирования органов и остальных тканей организма в микрожидкостных чипах, которые разрешают проводить еще наиболее тщательное сопоставление. Микрожидкостный чип – это набор микроканалов, вытравленных либо отформованных в материале (стекло, кремний либо полимер). Микроканалы соединены меж собой для выполнения определенной функции (сортировка, перекачка, смешивание и т.д.). Эти “органы на чипах” до сего времени включали сердечко, легкие, кишечный тракт, почки, селезенку, роговицу, зубы и плаценту.
Агентство многообещающих оборонных исследовательских проектов Министерства обороны США, отвечающее за исследования и разработку новейших технологий для использования в военных целях, поддержало разработку инструмента, который плавненько связывает несколько органов на чипах для сотворения тела на кристалле. Крайнее обязано позволять учить воздействие фармацевтических средств на несколько систем органов сразу. Не так давно исследователи из Института био инженерии Висса при Гарвардском институте, также поддерживаемые Министерством обороны США, добавили иммунную систему в перечень этих OOC. Их исследование размещено в журнальчике Advanced Science.
Нежданное открытие
Ранее технологического заслуги команда Гойала просто желала изучить, как В- и Т-лимфоциты, циркулирующие в крови, меняют свое поведение, попадая в ткань. Для этого они выращивали эти иммунные клеточки из образцов людской крови снутри микрожидкостного устройства, сделанного для имитации физических критерий, с которыми они сталкиваются, когда добиваются органа.
Иллюстрация микрожидкостных каналов, содержащих людские В- и Т-клетки (розовые и зеленоватые) понизу. © Институт Висса при Гарвардском институте
Но когда исследователи ввели поток питательных веществ, они нашли нечто нежданное. В- и Т-клетки начали организовываться в трехмерные структуры, напоминающие лимфоидные фолликулы, и, наиболее непосредственно, они стали сформировывать герминальные центры, которые производят сложные иммунные реакции.
Гойал, иммунолог из Института Wyss и ведущий создатель исследования, гласит в собственном заявлении: “Это было так нежданно, что мы вполне отказались от начального опыта и сосредоточились на этом открытии”.
Исследуя образовавшиеся структуры, они смогли увидеть, что те выделяют хим вещество под заглавием CXCL13. Оно вырабатывается лимфоидными фолликулами в ответ на хроническое воспаление. Не считая того, В-клетки снутри структур экспрессировали фермент, именуемый активационно-индуцированной цитидиндеаминазой (AID), который нужен для активации В-клеток против специфичных антигенов. Этот фермент не находится в циркулирующих в крови В-клетках. Ни CXCL13, ни AID не присутствовали в клеточках, выращенных вне этих массивов, что гласит о том, что ученым вправду удалось сделать многофункциональные лимфоидные фолликулы из циркулирующих клеток крови.
Они также нашли плазматические клеточки, в каких зрелые В-клетки дифференцируются для секреции антител, опосля внедрения нескольких стимулов, таковых как композиция цитокина IL-4 и анти-CD40 антитела, либо мертвые бактерии.
В- и Т-клетки создавали скопления, напоминающие лимфоидные фолликулы, когда питательные вещества проходили через контур (слева), но не в статических критериях (справа). © Институт Висса при Гарвардском институте
Пранав Прабхала, технический спец Института Wyss и соавтор статьи, гласит: “Эти результаты были в особенности увлекательными, так как они подтвердили, что у нас есть рабочая модель, которую можно применять для раскрытия неких сложных качеств иммунной системы человека, включая ее реакцию на почти все виды патогенов”.
Инструмент для прогнозирования эффективности вакцин
Во-2-х, получив многофункциональную модель лимфоидного фолликула, способную вызывать иммунный ответ, они попробовали узнать, как он будет реагировать на вакцинацию. Потому команда добавила дендритные клеточки. В организме они помогают производить антигены, представляя фрагменты патогенов лимфатическим узлам. Потом они вакцинировали эту иммунную систему-на-чипе против штамма гриппа H5N1 или раздельно, или с адъювантом, именуемым SWE, который, как понятно, провоцирует иммунный ответ на вакцину. Чипы, получившие вакцину и адъювант, произвели существенно больше плазматических клеток и антител к гриппу, чем те, которые были выращены в обыкновенной культуральной посуде, и даже по сопоставлению с теми, кто получил лишь вакцину без адъюванта.
Это показывает на то, что эти микрожидкостные массивы лимфоидных фолликулов близко соответствуют действительности. Они могут стать моделью, наиболее похожей на тело человека, для будущих исследовательских работ иммунной системы и разработки фармацевтических средств.
В текущее время исследователи Wyss употребляют чипы лимфоидных фолликулов для тестирования разных вакцин и адъювантов в сотрудничестве с лекарственными компаниями и Фондом Гейтса.
Источник
Читайте далее:
