Поражение нервной системы при синдроме Дауна сравнили с прионной инфекцией
И с болезнью Альцгеймера
Врачи и нейробиологи из США выделили из мозга людей с синдромом Дауна тау-белок и бета-амилоид – белки, отвечающие за развитие болезни Альцгеймера. Согласно данным, опубликованным в виде статьи в Proceedings of The National Academy of Sciences, при двух состояниях белки ведут себя сходным образом, как прионы. Общие звенья патогенеза двух состояний позволят разрабатывать единые клинические подходы.
Для людей с синдромом Дауна характерны нейрокогнитивные нарушения, возникающие зачастую в молодом возрасте. В последние десятилетия в развитых странах улучшилась их социализация, а продолжительность жизни выросла. На этом фоне появились довольно обширные данные, показывающие сродство между изменениями ЦНС при синдроме Дауна и болезнью Альцгеймера. По данным патологоанатомических исследований, у большинства людей с синдромом Дауна в ЦНС обнаруживаются патогистологическая картина, похожая на изменения при болезни Альцгеймера.
Предполагают, что сродство двух состояний имеет генетическую подоплеку. Ген, кодирующий бета-амилоид, APP, закодирован в 21 хромосоме. Один из его продуктов, A-бета-42-пептид, важен для патогенеза болезни Альцгеймера, и на него смотрят как на потенциальную мишень для терапии (правда, клинические испытания проходят с переменным успехом).
При синдроме Дауна количество копий гена APP увеличено вместе с дополнительной 21-й хромосомой. Синтез белка-предшественника бета-амилоида при этом повышен, и амилоидные бляшки образуются легче. К тому же есть описания пациентов с частичной трисомией по 21 хромосоме, не затрагивающей ген APP. Их уровень когнитивных функций близок к таковому у нейротипичных людей.
Врачи и нейробиологи во главе со Стэнли Прузинером (Stanley Prusiner) из Университета Калифорнии в Сан-Франциско решили сравнить активность тау-белка и А-бета-42-пептида при синдроме Дауна и при болезни Альцгеймера. Их рабочая гипотеза заключалась в том, что в основе нейрокогнитивных нарушений в обоих случаях лежит общий механизм – формирование амилоидных бляшек и нейрофибриллярных клубков. Следовательно, на уровне отдельных звеньев патогенеза оба состояния должны вести себя как прионные инфекции, не передающиеся от человека к человеку.
Ученые решили искусственно заразить клеточные культуры белками, взятыми из нервной системы пациентов, умерших от естественных причин. Исследователи взяли образцы коры больших полушарий 28 человек с синдромом Дауна (средний возраст 51 год), 26 человек с семейной генетически верифицированной болезнью Альцгеймера с ранним началом (средний возраст 58 лет) и 17 пациентов со спорадической болезнью Альцгеймера (средний возраст 70 лет). Помимо них были изучены две нейротипические контрольные группы со средним возрастом 48 и 67 лет.
Из образцов мозга были выделены тау-белок и А-бета-42-пептид, после чего они их проинкубировали с культурами двух клеточных линий человека. Каждая из линий вырабатывала один из двух белков с прикрепленной к нему флуоресцентной меткой. Если в результате «инфицирования» образовывались белковые агрегаты, то возникала флуоресценция. По ее интенсивности ученые могли оценить количество агрегатов, а, значит, и количество прионов в образце нервной ткани.
Почти все образцы, полученные от людей с синдромом Дауна, содержали А-бета-42-пептид – даже образцы, взятые от молодых пациентов с минимальными гистологическими изменениями. Прионная активность двух белков коррелировала между собой (R2 = 0,2474; P = 0,0071).
При обоих вариантах болезни Альцгеймера уровень «неправильно собранного» тау-белка тоже коррелировал с уровнем бета-амилоида (R2 = 0,3453, P < 0,0001), но были и различия между заболеваниями. В образцах от людей синдромом Дауна активность обоих белков росла с возрастом. При болезни Альцгеймера, наоборот, наивысшая активность была отмечена среди пациентов с ранним началом болезни.
Авторы исследования подтвердили, что у нейрокогнитивных нарушений при синдроме Дауна и болезни Альцгеймера есть общие звенья нейропатогенеза. И хотя о высоком уровне бета-амилоида при синдроме Дауна было известно и раньше, группа доктора Прузинера впервые показала, что в обоих случаях молекулы ведут себя одинаково - как при прионных инфекциях.
Точка в изучении когнитивных нарушений при синдроме Дауна не поставлена. Ведь их патогенез сложен и связан, например, с нарушениями миелинизации в ЦНС и нарушениями ее развития под действием половых гормонов (об их коррекции в эксперименте на мышах мы рассказывали). Впрочем, и с ролью бета-амилоида при болезни Альцгеймера не все ясно, ведь само заболевание довольно гетерогенно (к примеру, в возникновении спорадических ранних случаев важную роль играет воспаление). Тем не менее бета-амилоидная теория нейродегенерации при синдроме Дауна уже получает клиническое приложение. В этом году начались испытания вакцины против токсичных форм бета-амилоида при синдроме Дауна. Правда, их результаты, видимо, появятся не раньше 2026 года.
Профилактика и своевременное выявление хромосомных аномалий не менее важны, чем лечение заболеваний. В этом году за создание метода неинвазивного скрининга синдром Дауна была вручена премия Ласкера.
Он может вызывать энцефалит у пациентов
Американские, немецкие и нидерландские исследователи обнаружили, что выращивание Т-лимфоцитов на питательной среде может приводить к реактивации в них латентного человеческого герпесвируса 6 типа. Среди терапевтических Т-лимфоцитов с химерными антигенными рецепторами (CAR-T-лимфоцитов), в том числе одобренных к применению, проходящих клинические испытания или уже введенных в организм пациента, были найдены клетки, экспрессирующие большое количество этого вируса, что чревато серьезными осложнениями. Отчет о работе опубликован в журнале Nature. В течение первых лет жизни люди сталкиваются с эндемическими патогенами, которыми заражено прочти все население. Первичная инфекция обычно заканчивается после временных клинических или субклинических проявлений, однако вирусы из семейств герпесвирусов, полиомавирусов, аденовирусов, парвовирусов и некоторых других могут переходить в стабильное латентное существование у здоровых людей. Под влиянием стрессовых условий, таких как иммуносупрессия после пересадки кроветворных стволовых клеток, химических (в том числе лекарственных) или физических воздействий, такие вирусы могу реактивироваться, приводя к разнообразным, зачастую тяжелым клиническим состояниям. Недавно было показано, что терапия противораковыми CAR-T-лимфоцитами (подробно об этой технологии рассказано в материале «Химера против рака») зачастую связана с активацией латентного вируса герпеса 6 типа (HHV-6, проявляется розеолой у детей), который может вызывать энцефалит у пациентов. Механизмы и степень реального риска подобных осложнений при различных видах клеточной терапии остаются малоизученными. Чтобы разобраться в этом вопросе, Калеб Ларо (Caleb Lareau) из Стэнфордского университета с коллегами воспользовались данными сервиса Serratus, который проводит облачные вычисления последовательностей РНК и ДНК из открытых баз секвенирования в масштабах квадриллионов пар оснований для идентификации вирусов. Они обнаружили, что HHV-6 (особенно HHV-6B) чаще всего встречается в первичных культурах Т-лимфоцитов и в целом биообразцы этих клеток обогащены HHV-6 больше, чем другими вирусами. Исходя из этого, для последующего анализа исследователи использовали референсный геном HHV-6B. Повторный анализ данных секвенирования из нескольких предыдущих исследований, а также открытых баз данных подтвердил реактивацию и транскрипционную активность HHV-6B в культурах Т-лимфоцитов и в Т-лимфоцитах у пациентов с различными заболеваниями, в том числе бронхиолитом, реакцией «трансплантат против хозяина» и Т-клеточной лимфомой. ПЦР-мониторинг высокоочищенных CAR-T-лимфоцитов в течение 19 дней производства показал, что в некоторых образцах от здоровых доноров уровень ДНК HHV-6B, практически отсутствовавшей в клетках ранее, резко возрастает после двух недель культивирования. Моделирование с помощью транскриптомного анализа отдельных клеток выявило среди CAR-T-лимфоцитов субпопуляцию Т-хелперов (CD4+), названных суперэкспрессорами. Хотя они составляют лишь от 0,01 до 0,3 процента всех клеток, причем имеют разное клональное происхождение, именно на них приходится основная продукция в образцах вируса, который затем распространяется по культуре активированных Т-лимфоцитов. Также выяснилось, что продукция HHV-6B положительно связана с экспрессией генов HSPD1 и SLC3A2 и отрицательно — LY6E, STAT1 и IL32. При этом реактивация вируса оказалась не связана непосредственно с процессом изготовления CAR-T-клеток, а скорее, представляет собой стохастическое событие, на которое могут влиять различия в исходном состоянии клеток и факторы культуры. Выяснив это, авторы работы подвергли повторному анализу данные секвенирования биообразцов пациентов с B-клеточной лимфомой, получивших лечение одним из трех препаратов анти-CD19 CAR-T-лимфоцитов: одобренными к применению аксикабтагеном цилолейцелом и тисагенлеклейцелом и проходящим клинические испытания SJCAR19. Оказалось, что среди этих клеток есть суперэкспрессоры (примерно один из тысячи), в которых HHV-6 находится в латентном состоянии и транскрипционно активируется через неделю и более после введения пациенту. Дополнительные эксперименты показали, что добавление противовирусного препарата фоскарнета в культуру CAR-T-лимфоцитов значительно снижает распространение в ней HHV-6, однако для выработки практических рекомендаций необходимы дальнейшие опыты. В ходе скрининга баз данных Serratus исследователи обнаружили не только связь HHV-6 с Т-лимфоцитами. К примеру, они зарегистрировали реактивацию вируса простого герпеса 1 типа в перепрограммированных индуцированных плюрипотентных стволовых клетках и вируса Эпштейна — Барр (человеческого герпесвируса 4 типа) в Т-лимфоцитах, а также указания на множество потенциальных подобных ассоциаций, механизм которых необходимо подтверждать в отдельных исследованиях. Что интересно, в естественных киллерах (NK-клетках) и их продуктах не было найдено признаков реактивации ни одного вируса. Полученные результаты свидетельствуют о том, что культивирование человеческих клеток может создать благоприятные условия для реактивации латентных вирусов. Это значит, что, вероятно, экспериментальные и терапевтические клеточные продукты нуждаются в соответствующем скрининге на разных этапах производства и использования, а получающие их пациенты — в мониторинге на вирусные инфекции, заключают авторы работы. Подобные исследования направлены на повышение эффективности и безопасности клеточной терапии, не препятствуют ее развитию. CAR-T-лимфоциты уже помогают лечить и излечивать некоторые онкогематологические заболевания, а в перспективе могут стать действенным методом лечения рака, вирусных инфекций, фиброза и аутоиммунных заболеваний, а также замедления клеточного старения. За заслуги в разработке этой технологии Карл Джун (Carl June) и Мишель Саделен (Michel Sadelain) в 2023 году удостоились премии Breakthrough Prize.
