Фундаментальные различия в иммунном ответе взрослых и детей могут помочь объяснить, почему дети с гораздо меньшей вероятностью серьезно заболеют SARS-CoV-2, согласно новому исследованию Института Wellcome Sanger, Университетского колледжа Лондона и их сотрудников.
Исследование, опубликованное в журнале Nature, является наиболее полным одноклеточным исследованием для сравнения инфекции SARS-CoV-2 у взрослых и детей в различных органах. Исследователи обнаружили, что более сильный «врожденный» иммунный ответ в дыхательных путях детей, характеризующийся быстрым развертыванием интерферонов, помог ограничить репликацию вируса на раннем этапе. У взрослых менее быстрый иммунный ответ означал, что вирус мог лучше проникать в другие части тела, где инфекцию было труднее контролировать, пишет medicalxpress.com.
В рамках инициативы Human Cell Atlas по картированию каждого типа клеток в организме человека полученные результаты станут ценным вкладом в прогнозирование личного риска SARS-CoV-2. Мазок из носа для измерения иммунного ответа у недавно инфицированных взрослых может быть использован для выявления лиц с повышенным риском, которые могут быть кандидатами на профилактическое лечение моноклональными антителами. Недавние исследования также показали, что вдыхание интерферонов может быть эффективным лечением.
Иммунная система, с которой мы рождаемся, не такая, как у взрослых. «Врожденная» иммунная система детей лучше способна автоматически распознавать опасные вирусы или бактерии, запуская «наивные» В- и Т-клетки, которые могут адаптироваться к угрозе. Взрослые имеют более «адаптивную» иммунную систему, содержащую огромный набор «запоминающих» типов B- и Т-клеток, которые в прошлом обучены реагировать на конкретную угрозу. Хотя иммунная система взрослых также имеет врожденный ответ, у детей она более активна.
Одним из ключевых механизмов обеих иммунных систем является группа белков, называемых интерферонами, которые высвобождаются в присутствии вирусных или бактериальных угроз и приказывают ближайшим клеткам усилить их защиту. Интерфероны - это белки с сильной противовирусной активностью, и их выработка обычно приводит к активации В- и Т-клеток, которые убивают инфицированные клетки и предотвращают дальнейшее распространение патогена.
Для этого исследования исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL) и дочерних больниц собрали и обработали соответствующие образцы дыхательных путей и крови 19 педиатрических и 18 взрослых пациентов с COVID-19 с симптомами от бессимптомных до тяжелых, а также контрольные образцы от 41 здорового человека. дети и взрослые.
Одноклеточное секвенирование образцов было выполнено в Институте Велкома Сэнгера для создания набора данных из 659 217 отдельных клеток. Затем эти клетки были проанализированы, выявив 59 различных типов клеток в дыхательных путях и 34 типа клеток в крови, включая некоторые из них, ранее не описанные.
Анализ показал, что интерфероны сильнее экспрессируются у здоровых детей по сравнению со взрослыми, с более быстрым иммунным ответом на инфекцию в детских дыхательных путях. Это поможет ограничить репликацию вируса на раннем этапе и даст детям немедленное преимущество в предотвращении заражения вирусом крови и других органов.
«Поскольку SARS-CoV-2 - новый вирус, адаптивная иммунная система взрослых не научилась на него реагировать. Врожденная иммунная система детей более гибкая и лучше реагирует на новые угрозы. На молекулярном уровне мы наблюдаем высокий уровень интерферонов и очень быстрый иммунный ответ у детей, который помогает объяснить, почему они менее серьезно поражены COVID-19, чем взрослые'', - говорит доктор Масахиро Йошида из Университетского колледжа Лондона.
В исследовании также подробно описано, как иммунная система взрослых с ее большим количеством «киллерных» иммунных клеток, таких как B- и T-клетки, может работать против организма после того, как SARS-CoV-2 распространился на другие части пациента.
«По сравнению с детьми, кровь взрослых содержит большее количество и разнообразие цитотоксических иммунных клеток, которые предназначены для уничтожения инфицированных клеток с целью предотвращения распространения инфекции. Но это тонкая грань между помощью и препятствием. После того, как вирус распространился на несколько частей тела, иммунная система может повредить органы, пытаясь контролировать инфекцию, но не в состоянии справиться с ней. Наше исследование показывает, что не только дети реагируют лучше на начальном этапе, но и в случае попадания вируса в кровь цитотоксический ответ оказывается менее сильным», - говорит д-р Марко Николич из Университетского колледжа Лондона.
Точное знание того, как и почему иммунный ответ на SARS-CoV-2 может не контролировать инфекцию или начать наносить вред организму, дает ученым возможность начать спрашивать, почему определенные люди могут подвергаться большему риску серьезного заболевания.
Эти данные предполагают, что взрослые с впервые поставленным диагнозом могут быть протестированы для проверки уровня интерферона в дыхательных путях. Более высокие уровни интерферона, аналогичные тем, которые обнаруживаются у детей, предполагают более низкий риск тяжелого заболевания, тогда как низкие уровни интерферона предполагают более высокий риск. Пациенты с более высоким риском могут тогда быть рассмотрены для превентивного лечения, такого как моноклональные антитела, которые являются дорогими и могут быть в ограниченном количестве.
Проще говоря, врожденный иммунный ответ лучше борется с COVID-19, а у детей врожденный иммунитет сильнее, но иммунитет - это также сложный балет, в котором задействованы многие типы клеток. Время и типы клеток, которые активируются, будут влиять на развитие инфекции, и это будет варьироваться между людьми по разным причинам, помимо возраста. Некоторые из наблюдаемых нами различий между детьми и взрослыми могут помочь нам задуматься о том, как мы оцениваем личный риск для взрослых как способ смягчения серьезных заболеваний и смерти », - говорит д-р Керстин Мейер из Института Wellcome Sanger.
Кроме того, появляется все больше свидетельств терапевтических преимуществ ингаляционного бета-1а интерферона. Основываясь на результатах исследования, это должно особенно относиться к пациентам со слабой или отсутствующей активацией интерферона.
«Результаты полезны не только для решения проблемы COVID-19, но и в более широком смысле для понимания изменений в дыхательных путях и крови на протяжении всего детства. Они демонстрируют силу одноклеточного разрешения для выявления различий в биологии детей и взрослых, указывая при этом на очень разные соображения, когда думают о том, как возникает конкретное заболевание и как его можно лечить'', - говорит Джона Кул, Инициатива Чана-Цукерберга.
