Ученые из Института иммунологии Ла-Хойя (LJI) опубликовали первый в истории глубокий анализ памяти иммунных клеток в верхних дыхательных путях взрослых добровольцев. Среди этих иммунных клеток исследователи обнаружили клетки памяти «резидентов тканей», которые готовы защищать дыхательные пути от SARS-CoV-2 и других респираторных заболеваний.

«Мы наконец-то смогли более подробно рассмотреть анатомию инфекции — что происходит, когда вирус заражает ткани верхних дыхательных путей», — говорит преподаватель LJI Сидни Рамирес, доктор медицины и доктор философии, который был первым автором исследования Nature под названием «Разнообразие иммунологической памяти в верхних дыхательных путях человека».

Исследователи также получили первый взгляд на то, как иммунные клетки , находящиеся в носовых ходах, работают вместе с иммунными клетками, циркулирующими в кровотоке. Оба вида иммунных клеток, по-видимому, необходимы для борьбы с инфекциями верхних дыхательных путей и создания долгосрочного иммунитета против определенных патогенов.

«Мы обнаружили, что на самом деле в верхних дыхательных путях физически присутствует большой объем иммунной памяти. Это означает, что вам не обязательно ждать, пока иммунные клетки в других частях тела найдут свой путь в верхние дыхательные пути, чтобы бороться с инфекцией», — говорит профессор LJI и главный научный сотрудник Шейн Кротти, доктор философии, старший автор нового исследования.

Ученые говорят, что эти результаты могут привести к созданию лучших вакцин для усиления иммунной защиты. «Это открытие помогает нам понять иммунитет к патогенам и, как мы надеемся, поможет нам разработать новые вакцины против вирусов, поражающих дыхательные пути», — говорит Кротти.

Спрятан в дыхательных путях
Исследователи обнаружили, что иммунные клетки, такие как Т-клетки и В-клетки, активизируются в ответ на вакцинацию или инфекцию SARS-CoV-2. Они измерили большое количество Т-клеток и В-клеток, которые выполняют различные функции в иммунитете и воспалении.

Исследователи также обнаружили, что дыхательные пути являются домом для популяций иммунных клеток памяти, специфичных для вирусов, включая резидентные в тканях Т-клетки памяти, В-клетки памяти и клетки, продуцирующие антитела. В-клетки памяти могут активироваться для выработки мощных противовирусных и антибактериальных антител для защиты носа и горла от инфекций.

Рамирес называет открытие этих долгоживущих иммунных клеток «действительно поразительным». Эти специализированные «тканевые резидентные» иммунные клетки были адаптированы к выживанию в верхних дыхательных путях и оставались там по меньшей мере шесть месяцев.

Аденоиды в действии
Ученые также обнаружили, что аденоиды стали более активными в ответ на инфекцию. Аденоиды — это уникальная ткань сторожевой иммунной системы, которая находится в задней части носовых ходов, чуть выше верхней части горла. Они берут пробу воздуха, которым мы дышим, и являются домом для зародышевых центров, которые производят борющиеся с болезнями В-клетки, вырабатывающие антитела.

Известно, что аденоиды уменьшаются во взрослом возрасте. «Многие медицинские исследователи предполагали, что вы достигаете определенного возраста, и ваши миндалины исчезают, и ваши аденоиды исчезают», — говорит Рамирес.

Но новое исследование показывает, что даже у пожилых участников исследования были клетки, борющиеся с патогенами, в их аденоидной ткани. Эти В-клетки «зародышевого центра» были специально обучены бороться с определенными вирусами, такими как SARS-CoV-2. Исследователи также обнаружили иммунные клетки, называемые фолликулярными хелперными клетками Т, которые посылают важные сигналы В-клеткам в зародышевых центрах.

«Эти клетки очень важны, и в прошлом их было непросто получить», — говорит соавтор исследования Пол Лопес, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Кротти, который тесно сотрудничал с Фархаудом Фараджи, доктором медицины, доктором философии из лаборатории Кротти, и Л. Бенджамином Хиллсом, доктором медицины, доктором философии из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Многообещающая новая технология
Многие болезни проникают в организм, сначала заражая верхние дыхательные пути. Однако до сих пор собирать эти клетки было на удивление сложно, и исследователи, которые берут образцы этих клеток, часто обнаруживают, что они слишком деградировали для анализа.

В ходе нового исследования ученые тесно сотрудничали с клиническим директором LJI Джиной Леви, дипломированной медсестрой, и клиническими координаторами Центра клинических исследований имени Джона и Сьюзан Мейджор при LJI с целью разработки новой методики взятия мазков для получения образцов этих неуловимых иммунных клеток.

Команда Levi\’s встречалась ежемесячно с участниками исследования и использовала тампоны для сбора иммунных клеток из их носовых ходов. Чтобы убедиться, что тампоны достигают нужных тканей и правильно берут образцы аденоидов, команда LJI работала с хирургическими экспертами Калифорнийского университета в Сан-Диего Кэрол Х. Ян, доктором медицины, и Адамом С. ДеКонде, доктором медицины, чьи навыки эндоскопии позволяли собирать мазки с использованием камеры (эндоскопа) для документирования места сбора образцов в носовой полости.

Скорость также была ключом к успеху. Исследователи обнаружили, что они могли бы избежать потери клеток и деградации, если бы обрабатывали образцы в тот же день и не замораживали клетки.

«Мои координаторы и я смогли взять мазки у участников исследования до 13:00 каждый день», — говорит Леви, соавтор нового исследования. «У нас были все необходимые материалы для немедленной обработки клеток, а затем Сидни оставалась допоздна, чтобы проанализировать образцы».

Следующие шаги по измерению иммунитета
В дальнейшем исследователи LJI заинтересованы в изучении того, как популяции иммунных клеток в дыхательных путях изменяются в ответ на интраназальные вакцины, такие как вакцина от гриппа FluMist, которая распыляется в нос. Они также продолжают отбирать образцы у некоторых добровольцев, чтобы отслеживать, как долго популяции их иммунных клеток, включая полезные клетки памяти B и T, остаются стабильными.

Лопес говорит, что техника взятия мазка и метод анализа также могут оказаться важными для иммунологов, изучающих другие аспекты иммунной системы, такие как иммунные клетки, участвующие в хроническом риносинусите, вызванном аллергией.

«Было бы очень интересно измерить количество иммунных клеток во время различных заболеваний и, возможно, использовать эту информацию в качестве возможного диагностического инструмента в будущем», — говорит Лопес.