О способностях нашего организма распознавать и удалять «чужое», о системе, позволяющей определять вирусы, а также запоминать такие «встречи», и о том, как иммунология связана с генетикой, воспитанникам «Сириуса» рассказал доктор биологических наук, академик РАН, профессор, специалист в области молекулярной биологии и генетики, иммунологии и биотехнологии Сергей Недоспасов.
Сергей Артурович осветил текущее положение дел в иммунологии – науке о противостоянии организма чужеродным агентам, вызывающим заболевания. Особенно подробно он остановился на вирусах. Ученый обсудил несколько способов, при помощи которых организм человека может находить бактерии и отличать свои зараженные вирусами клетки от здоровых.
Бактерии могут напрямую распознаваться рецепторами врожденного иммунитета. Распознающая клетка (например, макрофаг), встретив что-то «подозрительное», получает внутриклеточный сигнал, после чего включается батарея «защитных» генов. В результате активируются разнообразные иммунные механизмы. Благодаря принципу распознавания «чужого» в контексте «своего» будет найдена (и может быть уничтожена) Т-лимфоцитами зараженная вирусом клетка. Это часть адаптивного иммунитета. Еще один важный признак, по которому иммунитет обнаружит нарушение, – отсутствие некого молекулярного «пароля» на поверхности клетки. Контролируют и «проверяют» такой пароль NK-клетки, которые, не найдя его, убивают «подозрительные» клетки по умолчанию.
Некоторые вирусы, например, ВИЧ-1 или некоторые онкогенные вирусы, встраиваются в наш геном на всю оставшуюся жизнь и могут внести дополнительную генетическую информацию. Поэтому в современной медицине не обойтись без умения решать генетические задачи, которые чаще всего бывают двух типов. Прямая генетика — когда мы анализируем какой-то фенотип и хотим понять, какой конкретный ген отвечает за определенные признаки (и есть ли такой ген вообще). Обратная генетика — когда известен ген (например, известно, что в нем находится мутация, приводящая к раку), и нужно понять, как его можно починить. Для этого ученые обычно проводят эксперименты на животных, проверяя, получится ли с помощью этой мутации воссоздать такую же болезнь. В случае успеха у вас будет уникальная модель болезни на экспериментальном животном, которая поможет понять, как вылечить эту болезнь у человека.
Многие заболевания, в том числе связанные с дисфункцией иммунитета, имеют наследственную природу, что можно проследить по родословным. Методами классической генетики можно найти ген, который отвечает за возникновение болезни.
Причиной частого проявления многих генетических болезней являются близкородственные браки в разных этносах. У человека все гены (за исключением тех, которые расположены на половых хромосомах) находятся в двух копиях. Если человек унаследовал одну «сломанную» копию гена, то болезнь может и не развиться, если соответствующая мутация рецессивна, то есть может быть компенсирована «правильной» копией гена. Но если две дефектные копии встретятся в одном организме, то человек с таким генотипом с большой вероятностью заболеет. Поэтому при близкородственном скрещивании вероятность проявления рецессивных мутаций очень велика. Например, в некоторых племенах Южной Америки из-за особых традиций и изолированности почти все женятся на родственниках, и из-за этого рецессивные гены часто вызывают заболевания.
Недавно появилась возможность прочесть все «буковки ДНК» в отдельной клетке. Раньше это делалось очень долгими и сложными методами, а теперь при помощи новых технологий можно сделать глубокое секвенирование гораздо быстрее. Поэтому нам гораздо легче узнать, к каким неполадкам в геноме привел процесс возникновения некоторых типов раковых опухолей.
Елена Аникина, студентка факультета бизнес-информатики Российского университета кооперации
