Школьники Образовательного центра «Сириус» исследовали, как аллергическое воспаление влияет на функции клеток иммунной системы – макрофагов: обмен веществ и выработку провоспалительных белков. Это позволит найти потенциальную мишень для терапии тяжелой астмы и аллергических расстройств. Проект выполнен на научно-технологической программе «Большие вызовы», которая проходила в июле 2021 года.
В основе патогенеза астмы лежит аллергическое воспаление. Его молекулярные детали изучены недостаточно, что препятствует разработке эффективных препаратов для лечения тяжелых форм этого заболевания. Один из перспективных подходов – подавление воспалительных факторов, или цитокинов, которые вырабатывают иммунные клетки.
«Если смотреть на наш проект через призму прогностической и персонализированной медицины, нужно в мельчайших деталях понимать, как работает иммунная система. Не зря инновационные таргетные препараты направлены на отдельные молекулы, участвующие в иммунном ответе. Задача участников проекта – понять, какие клетки и какие цитокины вносят наиболее разрушительный вклад в течение тяжелой нейтрофильной астмы, не поддающейся лечению кортикостероидами. Зная это, мы сможем предложить способы ингибирования конкретных белков в конкретном типе клеток. Такой подход ранее был обоснован для аутоиммунных заболеваний», – говорит руководитель проекта Марина Друцкая, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов иммунитета Центра высокоточного редактирования и генетических технологий для биомедицины Института молекулярной биологии РАН, кандидат биологических наук.
Команда работала с миелоидными клетками макрофагами, которые первыми сталкиваются с аллергенами, и запускают иммунный ответ. Их выделили из костного мозга мышей и дифференцировали с помощью факторов роста, то есть заставили развиваться по определенному направлению. Затем клетки активировали различными аллергенами, а эффект оценили методами иммуноферментного анализа, количественной ПЦР и анализа обмена веществ на приборе SeaHorse.
«Пылевой клещ часто провоцирует развитие астмы, поэтому его используют для моделирования болезни. Мы изучили, как два типа макрофагов – классические и альвеолярные – реагируют на компоненты его экстракта: липополисахарид и бета-глюкан. Сейчас мы анализируем экспрессию генов цитокинов, их продукцию и метаболические изменения в клетках – поглощение кислорода и закисление среды. Часть данных уже проанализировали и сейчас повторяем опыты для повышения достоверности результатов», – добавляет десятиклассница Иванова Екатерина из Оренбурга. На программу она приехала с проектом по изучению устойчивости крыс к инфекциям при пониженной температуре. Для экспериментов школьница организовала небольшой виварий у себя дома. Согласно полученным результатам, умеренное переохлаждение не привело к росту заболеваемости животных – возможно, из-за развития физиологической адаптации.
На защите проектов ребята описали обнаруженные закономерности и сделали промежуточные выводы о роли макрофагов в аллергическом воспалении. Полученные результаты дополнят работу по воссозданию модели астмы на мышах в московской лаборатории и в будущем могут стать частью публикации.
