В открытом доступе появился полный интерактивный атлас иммунной системы
Британские и швейцарские исследователи составили интерактивный электронный атлас всех взаимодействий между клетками иммунной системы, опосредованных их рецепторными и секретируемыми молекулами. Атлас доступен на сайте Института Сенгера, а отчет о работе опубликован в журнале Nature.
Иммунная отличается от остальных систем организма тем, что она состоит из не связанных физически, не объединенных общей межклеточной средой и, большей частью, высокоподвижных клеток, рассеянных по всем органам и тканям. Для объединения и слаженной работы они полагаются сугубо на сложный набор поверхностных рецепторов и их лигандов. Из-за этого изучение иммунитета как единого целого исторически представляло сложную задачу.
С развитием протеомных методов исследования многочисленные научные группы накапливали знания о различных аспектах молекулярных взаимодействий в иммунной системе. Эти знания необходимо систематизировать и каталогизировать — к примеру, в 2017 году немецкие и нидерландские исследователи опубликовали результаты картирования интерактома хемокинов. Эта работа, как и предыдущие, охватывала лишь секретируемые сигнальные молекулы; взаимодействия мембранных белков на поверхности клеток в подобных публикациях представлены крайне мало.
Чтобы восполнить этот пробел, сотрудники Института Сенгера и Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Гэвина Райта (Gavin Wright) разработали систему, получившую название SAVEXIS (scalable arrayed multi-valent extracellular interaction screen, масштабируемый мультивалентный скрининг внеклеточных взаимодействий). Она позволила оценить попарно все возможные взаимодействия всех 630 мембранных белков иммунных клеток по принципу «приманка-добыча» (биотинированные белки-«приманки» закреплены на микротитровальной подложке и улавливают полимеризованные на стрептавидине белки-«добычу», после полного цикла их меняют местами).
Каждое выявленное взаимодействие было независимо подтверждено на трансгенных человеческих иммунных клетках с определением его биофизических параметров. Результаты интегрировали с данными по экспрессии белков интерактома и использовали для построения математической модели, предсказывающей межклеточные взаимодействия.
Полученную в итоге полную базу данных межклеточных взаимодействий в иммунной системе представили в виде интерактивного атласа. Он отображает эти взаимодействия в различных органах и тканях суммарно, на клеточном и молекулярном уровнях, а также в виде диаграмм Circos.
В заключение исследователи воспользовались прицельной стимуляцией белков и разработанной швейцарцами ранее мультиплексной высокосодержательной микроскопией, чтобы выяснить функциональное назначение выявленных межклеточных взаимодействий и оценить их потенциальное клиническое значение.
По мнению авторов, их работа представляет полный систематический охват межклеточных связей в человеческом иммунитете, который позволяет и изучать их функционирование как целостной системы, и выяснять роль отдельных рецепторов. В сумме это представляет собой универсальный инструмент как для фундаментальных исследований, так и для поиска мишеней терапевтических воздействий, в первую очередь при онкологических и аутоиммунных заболеваниях.
Систематизацией и наглядным представлением массивов накопленных данных занимаются и исследователи из других областей. К примеру, созданы атлас мозга с микронным разрешением, полная модель коннектома дрозофилы, интерактивный 3D-атлас эмбрионального развития человека, карта семантического словаря мозга и глобальная база данных человеческих культур.
При этом он защищает от рака простаты
Шведские ученые выяснили на когорте из почти полутора миллиона человек, что индекс массы тела (ИМТ) у молодых мужчин линейно связан с риском развития 18 видов опухолей. При этом, как отмечается в журнале Obesity, более высокий ИМТ был связан с более низким риском развития рака предстательной железы. По данным Международного агентства по изучению рака ожирение в зрелом возрасте — установленный фактор риска развития рака пищевода, кардии желудка, толстой и прямой кишки, печени, желчного пузыря, поджелудочной железы, почек и щитовидной железы, а также множественной миеломы у мужчин. Однако неизвестно, как избыточный вес в молодости отражается на риске развития новообразований. В некоторых исследованиях ученые находили ассоциации между большим весом у молодежи и развитием рака полости рта, щитовидной железы и молочной железы у мужчин, а также с лимфомой Ходжкина, неходжкинской лимфомой, лейкозом и меланомой. Другие ученые предполагают, что высокий ИМТ в раннем возрасте имеет более сильную связь с развитием онкологических заболеваний во взрослом возрасте. Арон Уанруп (Aron Onerup) с коллегами из Гётеборгского университета изучали связь между ИМТ и будущей частотой развития опухолей в разных органах в большой когорте молодых мужчин с поправкой на кардиореспираторную выносливость. Всего в анализ включили 1489115 человек Их средний возраст составлял 18 лет, а средний ИМТ — 21,9, при этом 2,3 процента выборки имели ИМТ ≥ 30. Доля людей с ожирением постепенно увеличивалась с течением времени — с 1,1 процента в 1968-1979 годах до 3,6 процента в 1990-2005 годах. Среднее время наблюдения составило 31 год, при этом средний возраст на момент постановки диагноза рака варьировался от 39 лет при лимфоме Ходжкина до 59 лет при раке предстательной железы. Мужчины с разным ИМТ были схожи по возрасту, росту и распространенности диабета, заболеваний почек и злоупотребления алкоголем. Мужчины с ожирением чаще имели более низкие когнитивные способности и гипертонию, а их родители с несколько меньшей вероятностью имели высшее образование. У мужчин с недостаточным весом и ожирением кардиореспираторная выносливость была ниже, чем у их сверстников с нормальным весом. Доля курильщиков в конце 1960-х была одинаковой у мужчин с нормальным весом и избыточной массой тела, в то время как мужчины с недостаточным весом и ожирением чаще курили, причем наибольшая доля мужчин, выкуривающих больше 10 сигарет в день, наблюдалась у лиц с ожирением (38 процентов). В период с 2002 по 2005 год только десять процентов участников сообщили о том, что они курят, и только два процента выкуривали более десяти сигарет в день. У 78217 мужчин развилась опухоль в течение наблюдения. Анализ показал, что ИМТ был линейно связан с риском развития злокачественной меланомы, лейкемии, миеломы, лимфомы Ходжкина, неходжкинской лимфомы, раком легких, опухолей головы и шеи, центральной нервной системы, щитовидной железы, пищевода, желудка, поджелудочной железы, печени и желчного пузыря, толстой кишки, прямой кишки, почек и мочевого пузыря. Примечательно, что более высокий ИМТ был связан с более низким риском развития рака предстательной железы. Самый высокий риск развития опухолей при высоком ИМТ наблюдались при некоторых видах рака желудочно-кишечного тракта. Эти результаты показывают все нарастающую необходимость разработки интенсивной политики в области борьбы с эпидемией ожирения среди детей и подростков. В дальнейшем ученые рассчитывают узнать, как ожирение влияет на риск развития опухолей в разные периоды жизни, а также, как такой риск влияет на смертность после постановки диагноза. Иногда ожирение вызывает и менее очевидные проблемы. Например, недавно мы рассказывали, что у людей с ожирением значительно снижена продолжительность защитного эффекта противоковидных вакцин.
