Нос в пробирке: Учёные выяснили, почему обычная простуда для одних — пустяк, а для других — угроза

Новые лабораторные эксперименты с искусственно выращенными моделями носовых клеток («носами в чашке») позволили понять, почему обычная простуда у одних людей вызывает лишь лёгкое недомогание, а других отправляет в больницу.

В разгар сезона простуд и гриппа риновирусы — самая частая причина насморка — доставляют многим из нас массу неприятностей, вызывая симптомы вроде заложенности носа, боли в горле и лёгкого кашля. Но для определённой группы людей заражение риновирусом оборачивается гораздо более серьёзным состоянием.

У курильщиков и людей с астмой, например, риновирусная инфекция может привести к угрожающим жизни затруднениям дыхания, требующим медицинского вмешательства. Причём даже один и тот же штамм вируса может вызывать радикально разные последствия в зависимости от того, кого он инфицирует.

Новое исследование, опубликованное 19 января в журнале Cell Press Blue, показало, что эта разница определяется активацией различных иммунных программ внутри заражённой ткани носа. Команда учёных вырастила в чашках Петри миниатюрные модели человеческих носовых ходов, чтобы изучить реакцию клеток на инфекцию.

Исследователи полагают, что их открытия — это шаг на пути к созданию эффективных противовирусных препаратов против обычной простуды.

Как вырастить нос в лаборатории?
Основной удар при простуде принимают на себя эпителиальные клетки, выстилающие носовую полость. Когда эти клетки обнаруживают вирусную инфекцию, они посылают сигнал врождённой иммунной системе — первой, неспецифической линии обороны организма от патогенов. Одними из первых защитников, которых активирует эта система, являются молекулы под названием интерфероны.

Несмотря на известную важную роль интерферонов в борьбе с вирусами, учёным долгое время было сложно понять, как именно они работают на клеточном уровне.

Новое исследование, проведённое под руководством доктора Эллен Фоксман, доцента лабораторной медицины и иммунобиологии Йельского университета, использовало метод секвенирования РНК отдельных клеток, который показывает, какие команды отдаются из «центра управления» клетки, где содержится её ДНК. Анализ проводился с разрешением на уровне индивидуальных клеток носового эпителия.

Команда Фоксман вырастила эти клетки в среде, максимально приближенной к условиям внутри человеческого носа, а затем заразила их риновирусом.

Такое сочетание методик позволило команде получить новое представление о том, как риновирусы влияют на носовые клетки, отметила Клер Ллойд, респираторный иммунолог из Имперского колледжа Лондона, не участвовавшая в исследовании.

Первоначальное наблюдение Фоксман показало, что даже в изоляции от остального организма носовые клетки довольно успешно противостояли риновирусам. Однако, когда учёные обработали клетки препаратом, подавляющим сигнальный путь интерферонов, прежде надёжная защита начала рушиться. В этих условиях инфицированными оказались более 30% клеток, а иммунный ответ стал гораздо более выраженным. Уровень провоспалительных молекул, включая цитокины, резко вырос, как и производство слизистых белков.

В отсутствие интерферонов главным дирижёром этой гиперактивной реакции оказался белок NF-κB (ядерный фактор каппа-би). Этот неуправляемый ответ напоминал реакцию, которая часто приводит к тяжёлым осложнениям риновирусной инфекции у уязвимых пациентов.

Как отметила Ллойд, если человека полностью выводит из строя риновирусная инфекция, это может указывать на проблемы с выработкой интерферонов. Лабораторные исследования подобного рода — необходимые шаги на пути к лечению распространённых вирусных инфекций, однако Ллойд предостерегла, что противовирусные препараты, нацеленные на иммунный ответ, должны соблюдать тонкий баланс.

Группа Фоксман испытала на своих клеточных моделях несколько противовирусных препаратов, включая экспериментальное средство рупинтривир. Этот препарат показал особую эффективность в подавлении гиперактивного иммунного ответа, по крайней мере, в лабораторных условиях. Ранее рупинтривир не смог подавить риновирусные инфекции в клинических испытаниях на пациентах. Тем не менее, авторы исследования предположили, что у препарата может быть «вторая жизнь» в качестве средства для укрощения чрезмерного иммунного ответа на вирусы у уязвимых групп, например, пациентов с ХОБЛ.

Риновирусы остаются стойкой проблемой для человечества из-за их способности быстро эволюционировать в ответ на лечение, вырабатывая устойчивость. Только благодаря точному пониманию того, почему простуда делает нас больными, можно найти решение. «Это, очевидно, очень сложная задача, — заключил Мехул Сутар, профессор Центра вакцин Эмори, не участвовавший в исследовании. — Иначе у нас уже были бы лекарства от каждого вируса».

Это исследование не только проливает свет на индивидуальные различия в борьбе с, казалось бы, банальной инфекцией, но и указывает на парадигмальный сдвиг в вирусологии. Учёные всё больше убеждаются, что зачастую не сам вирус, а избыточная или, наоборот, недостаточная реакция собственной иммунной системы организма определяет тяжесть болезни. В будущем это может привести к разработке персонализированных терапевтических стратегий, направленных не на уничтожение патогена любой ценой, а на тонкую регуляцию иммунного ответа, помогая организму справиться с инфекцией наиболее безопасным и эффективным способом.