Насколько универсален врождённый (неспецифический) иммунитет млекопитающих и, в частности, человека? За ответом потребовалось погрузиться в глубины Тихого океана.
Исследование, материалы которого опубликованы в журнале Science Immunology, показывает, что в принципиально чуждой нам среде существует множество бактерий, не определяемых иммунной системой млекопитающих.
В поисках типов микроорганизмов, с которыми люди никогда раньше не сталкивались, группа океанологов направилась в самый большой морской заповедник в мире и спустилась на глубину более трёх километров. В международный научный коллектив вошли специалисты Лаборатории морской экологии Ротьяна в Бостонском университете (Rotjan Marine Ecology Lab at Boston University), лаборатории Кагана в Гарвардской Медицинской школе (Kagan Lab at Harvard Medical School), Бостонской детской больницы (Boston Children’s Hospital) и других научных учреждений; их работа поддержана правительством Кирибати и профинансирована научными фондами США и Европы. Экспедиционный корабль — Фалькор (Falcor) Института океанологии Шмидта (Schmidt Ocean Institute, помните 45-метровую Сифонофору?).
Некоторые добытые со дна океана бактерии настолько чужды человеку, что наши иммунные клетки их «в упор не видят», что разрушает предположение об универсальности иммунитета; о том, что наши клетки могут распознавать любые бактерии, с которыми встречаются.
«Наша команда обнаружила и культивировала новые микробы, которые полностью игнорируются иммунной системой человека», — говорит один из авторов статьи Рэнди Ротьян (Randi Rotjan). Речь о том, что бактерии не вызвали никакой реакции или ответа со стороны нашей врождённой иммунной системы.
Специализация Ротьяна — живые коралловые рифы. По его словам, интересные результаты экспедиции — следствие объединения усилий специалистов разных областей. Это, в частности, Анна Готье (Anna Gauthier, изучает иммунные системы морских организмов) и Джонатан Каган (Jonathan Kagan), интерес которого — способы взаимодействия клеток друг с другом и с микробами, с которыми они сталкиваются. В течение пяти лет команда собирала и культивировала образцы и секвенировала тысячи геномов.
Так где же границы нашего врождённого, неспецифического иммунитета? Отвечает Рэнди Ротьян:
«Считается, что [наша иммунная система] может обнаружить любой микроб или бактерию с которыми мы сталкиваемся, в том числе попавшую из среды, воздействию которой мы никогда не подвергались, например, глубокого моря. Но чем больше наша команда работала, тем становилось яснее, что в наших знаниях есть серьёзные пробелы. Никто никогда по-настоящему не проверял универсальность врождённого иммунитета.
Для глубоководных бактерий люди — марсиане, и наоборот. Новые бактерии из морских глубин, которые мы собрали и протестировали, никогда не имели естественной возможности взаимодействовать с людьми, поскольку они живут на глубине тысяч метров. Мы задались вопросом, что произойдёт, когда организмы из этих различных экосистем будут взаимодействовать? Через пять лет у нас есть доказательства того, что иммунная система млекопитающих обладает способностью обнаруживать микробные бактерии из нашей родной среды обитания, но не из чужеродной среды обитания, например, глубокого океана. Неспособность иммунных рецепторов обнаружить большинство бактерий из другой экосистемы предполагает, что стратегии распознавания образов определяются локально, а не глобально.
Все бактериальные клетки имеют внешнее покрытие. Липополисахарид (ЛПС) — внешний слой бактериальной мембраны. Именно он позволяет другим организмам распознать его. ЛПС-рецепторы человеческих клеток, мышей и крабов не смогли обнаружить 80% исследованных глубоководных бактерий. Теперь, когда мы это знаем, существует настоятельная необходимость узнать больше о взаимодействии хозяина и микроба в каждой экосистеме, поскольку в каждой среде обитания могут быть сделаны новые открытия. Это открывает потенциал для создания новых биологических инструментов и методов терапии. Например, использование «невидимых» бактерий в качестве способа доставки лекарств или иммунотерапии. Понимание принципов работы нашей собственной иммунной системы в сочетании с более глубоким знанием о глубоководной жизни открывает новые научные возможности как в области здравоохранения, так и даёт важное основание для усиления защиты океана.
Междисциплинарное сотрудничество действительно открывает новые миры».
Подготовка материала: Сергей Сыров