Коронавирус и наш Приобретенный Иммунитет

[mary_spiri]

Противовирусные меры резко затормозили американскую экономику, и масштабы этого торможения покажет дальнейшее развитие кризиса. Очень боюсь, что будет все крайне плохо. Однако же есть индустрия, которой нынешняя пандемия очень на руку: "кому война, а кому мать родна". И это разумеется биотех, а вовсе не университетская фундаментальная наука. Университетская наука наоборот страдает, сейчас отложено рассмотрение множества грантов, которые не имеют отношения к КОВИД-19. И уже пошли жертвы такого откладывания: мою подругу в мае увольняют из местного университета за недостаточностью денег. С другой стороны - ее босс - это полный отстой, так что может оно так и лучше, а ее я попробую перетащить в нашу контору.

Зато все, кто может, сейчас кинулись решать проблемы, связанные с нынешней пандемией. Расскажу про нашу контору Приобретенный Иммунитет, и сразу добавлю, что все эти сведения есть в открытом доступе, и никаких тайн я не раскрываю. А начну с общих вещей: приобретенный иммунитет организма основан на диком разнообразии рецепторов иммунных клеток лимфоцитов. Так называемые Т-лимфоциты несут рецепторы на поверхности, а В-лимфоциты их секретируют (выделяют) в виде антител. Каждый лимфоцит умеет делать только один рецептор и соответственно имеет один специфический ген своего специфического рецептора. Как мы знаем из школьной биологии, все клетки одного и того же организма несут одинаковый набор генов. Это положение для лимфоцитов неверно. Клетки-предшественники действительно несут одинаковый набор генов, общий геном. В общем геноме вместо конкретного гена рецептора имеется как бы конструктор-лего с кучей разных кусочков-фрагментов, и состав конструктора в начале одинаков. Однако при созревании лимфоцитов происходит перетасовка и выбрасывание кусочков, а также случайные вставки, и в конце концов от конструктора остается только уже собраная и готовая моделька рецептора. Поэтому зрелые лимфоциты несут по одному специфическому гену рецептора, эти гены отсутствуют у всех прочих клеток, и одинаковы только у клонов, лимфоцитов, которые образовались при делении общего предшественника. Так как процесс сборки рецептора идет случайным образом, то именно так и возникает дикое разнообразие, когда у одного и того же человека в крови могут болтаться клетки с триллионом разных рецепторов (триллион это еще нижняя оценка). Для справки, разных функциональных генов в геноме человека меньше 20 тысяч, совсем другой порядок величин.

Готовые лимфоциты с собраными рецепторами обречены на смерть, если только не найдется подходящий антиген (вещество, которое организм рассматривает как чужеродное или потенциально опасное), с которым рецептор может связаться. Все это обычно в популярной литературе представляют как множество ключей-рецепторов, которые ищут себе подходящий замок, причем замков совсем немного. Клетки с ключем без замка обречены на самоубийство (апоптоз). Зато если есть подходящий замок, то носители ключа начинают бурно размножаться. И вдобавок начинается эволюционный процесс для тонкой подгонки ключа, чтобы увеличить соответствие.

Наша контора занимается анализом рецепторов лимфоцитов путем прочтения генов, которые их кодируют. Постройка моделек-ключей идет из известных кусочков конструктора, плюс в геноме есть довольно одинаковые куски генетического материала. Так что есть поднапрячься, то можно с помощью ПЦР вычленить и преумножить специфичецкие куски генов рецепторов, прочесть последовательность ДНК и воссоздать так называемый "репертуар рецепторов" для каждого человека. Надо только помнить, что так как разнообразие огромно, и за раз репертуар строят на основе небольшого образца, например, 10 мл крови, то полученный иммунный репертуар будет содержать массу шума, одиночных рецепторов, которые никак невозможно ни к чему привязать. Однако же если в общем шуме найти рецепторы с высокой частотой встречаемости, то сразу понятно, что они нужны и важны, раз так размножились. На таком клональном размножении лимфоцитов с нужным рецептором и основано развитие иммунитета к инфекциям, а также иммунная память.

Нынешняя эпидемия - это колоссальный эксперимент по выработке иммунитета на новый вирус у огромной человеческой популяции, немудрено, что наши ученые потирают руки и только стараются не очень выражать свою радость на публике. Да еще и рынок ценных бумаг зашатался, и всем кажется, что биотех меньше трясет, поэтому деньги не убывают, а скорее прибывают. И за последние две недели наши объявили два больших проекта, связанных с КОВИД-19.

Первый - это разработка диагностики по рецепторам лимфоцитов. У наших есть большая база данных по рецепторам: к ноябрю 2019 она содержала 37 миллиардов последовательностей генов из самых разных человеческих популяций. Наши полагают, что до ноября 2019 рецепторов на КОВИД-19 в ней не было. Предположение второе - сейчас есть много инфицированных, больных и выздоровевших, у который рецепторы на КОВИД-19 уже есть. У наших есть сотрудничество с Микрософтом, а значит доступ к их компьютерным мощностям и искусственному интеллекту. Однако простой перебор в поиске разницы двух популяций - до и после ноября 2019 - принесет горы ложно-положительного шума, просто за счет дикого разнообразия. Разбираться в шуме - это очень большая трата времени.

Поэтому в целях ускорения предлагаемый подход начинается с выяснения, какая часть вируса наиболее иммунногенна. Берется готовый вирус (уже доставлен), разбирается на куски - короткие олигопептиды, и добавляется к свеженьким и "наивным" человеческим лимфоцитам, которые свой рецептор уже сконструировали в процессе созревания, но еще его не проверили в деле. Такие клетки можно отобрать из донорской крови, рутинный процесс. Дальше происходит проверка: если ключ-рецептор подошел к замку-олигопептиду вируса, то соответствующие клетки начинают размножаться. А все клетки с неподошедшими ключами дохнут. ДНК выделяют из выживших, читают последовательность рецепторов, и определяют, сколько специфичецких рецепторов образовалось на каждый антиген-олигопептид. Если много, значит вот она мишень иммунного ответа, которая нам нужна. Ну и побочный результат - эта мишень еще и может использоваться для изготовления вакцин.

Однако путь лежит дальше. Когда выяснена вирусная мишень (вернее 5-10-20), дальше такой же эксперимент по стимуляции проводят уже с колоссальным количеством иммунных клеток. Тут задача - это выявить по максимуму структуру/последовательность возможных рецепторов для каждой мишени. Ведь некий мотив - та самая бородка ключа, которая соответствует внутренности замка, должен быть похож, иначе не будет распознавания. Ну и надо собрать как можно больше подходящих ключей, ведь процесс распознавания идет у каждого больного автономно, ключи возникают в результате случайного перебора и могут отличаться.

А когда выявлены мотивы, то дальше их надо сначала прогнать через нашу базу данных без КОВИД-19 (до ноября 2019), убедиться в специфичности. А потом сравнить с иммунным репертуаром у инфицированных, чтобы подтвердить, что мотив действительно возникает против вируса. А на последнем этапе надо собрать как можно больше разных рецепторов с данным мотивом от переболевших. Весь этот многоступенчатый процесс наши хотят прогнать за полгода. Процесс пошел, работа началась.

Перспективы естественно сияющие. Если знать, какие рецепторы вырабатываются на КОВИД-19, то можно быстро тестировать вакцины: если образуются соответствующие рецепторы, значит она работает. Можно проводить триаж пациентов: если у человека хорошо развивается свой иммунный ответ, то течение болезни скорее всего пройдет спокойно, организм сам справится.

Ну и если похожую работу провести с В лимфоцитами, то можно в перспективе установить последовательность для нейтрализующего антитела - лекарства от вируса. Именно этот проект объявили на прошлой неделе в сотрудничестве с компанией АМГЕН, которая умеет изготовлять антитела с известной последовательностью рецептора. И тоже хотят сделать за полгода - ибо дорого яичко к Христову дню. Эпидемия пройдет, шальные деньги схлынут. И хорошо, если останутся тесты, вакцины, лекарство, а значит и репутация. Ибо следом надо браться за другие инфекции, и у наших уже есть диагностика на болезнь Лайма по рецепторам приобретенного иммунитета. И трудно достижимая, но очень привлекательная цель - прочесть всю историю болезней каждого человека по его репертуару иммунноых рецепторов.

Написала, и сама очень воодушевилась. Но лично мой вклад в новые проекты невелик - это оптимизировать ПЦР для чтения рецепторов, разрабатывать контроли, тестировать предлагаемые схемы анализов, и работать пожарным - если что-то горит, не работает как должно, то выяснять почему. Ибо анализы довольно сложны и многоступенчаты, там много чего может сломаться. Главные конечно - это наша клиническая лаборатория, которая работает 24/7, у них сейчас 6 смен по 12 часов каждая, с отдыхом в 2.5 дня в промежутке.

Comments

[lj-frank-bot.livejournal.com]

Hello!
LiveJournal categorization system detected that your entry belongs to the following categories: Коронавирус (https://www.livejournal.com/category/koronavirus?utm_source=frank_comment), Медицина (https://www.livejournal.com/category/medicina?utm_source=frank_comment), Наука (https://www.livejournal.com/category/nauka?utm_source=frank_comment).
If you think that this choice was wrong please reply this comment. Your feedback will help us improve system.
Frank,
LJ Team

[mary-spiri.livejournal.com]

OK

[alexash-v.livejournal.com]

Пусть все получится у вас!

[mary-spiri.livejournal.com]

Спасибо! Все никогда не получается, хотелось бы, чтоб побольше получилось.

[kant-elz.livejournal.com]

Вот данные за этот год. С 1 января по 25 марта, почти три месяца. Сколько умерло и от чего –
Коронавирус: 21 тыс.
Обычный грипп: 113 тыс.
Малярия: 228 тыс.
Самоубийств: 249 тыс.
Дорожные происшествия: почти 314 тыс.
Спид: 391 тыс.
Связанных с курением: 1 млн. 162 тыс.
Рак: 1 млн. 909 тыс.
Связанных с голодом: 2 млн. 382 тыс.
Аборты: 9 млн. 900 тыс.
https://kontinentusa.com/rush-limbo-snova-o-koronaviruse/

Желаю вам здоровья и долголетия!

[diakin.livejournal.com]

Аборты - это надеюсь не беременных 10 млн. погибло?

[rider3099.livejournal.com]

Мы надеемся на вас!

[mary-spiri.livejournal.com]

Спасибо! Полгода срок длинный. Сейчас набегут маги и кудесники, пообещать решить все проблемы за месяц.

[egovoru.livejournal.com]

Серьезные планы!

[mary-spiri.livejournal.com]

Громадье. Но деньги есть, людей нанимают, за 2019 наняли человек 300. Совместные проекты означают, что в том же Микрософте на нас будут тоже пущены ресурсы. Так что посмотрим. Правда срок в полгода мне кажется несколько нереалистическим.

[vadperez.livejournal.com]

что-то не понял про рецепторы и данные до 2019/после.
это упрощение? (как антитела анти-Ковид, которая на самом деле пандемия, а вирус SARS-CoV-2..)

вирус внедряется в клетку через рецепторы, значит они были изначально. или?
(штот придирчиво получилось 😂)

[mary-spiri.livejournal.com]

Рецептор в общем это любой сигнальный белок. У меня речь идёт про специальные рецепторы лимфоцитов, TCR и BCR. Вирус внедряется в клетки слизистой за счёт совсем другого рецептора АСЕ-2. Этот рецептор более-менее одинаков у всех клеток. И его нет на поверхности лимфоцитов.

Рецепторы лимфоцитов уникальны. И только малое их число связывается с антигенами вируса, когда в результате случайного процесса переборки ключ подходит к замку. Чтобы такой слепой процесс переборки сработал, нужно постоянно случайно генерировать миллиарды вариантов. Тогда тот, который случайно подошел, начинает размножаться. И связывать вирус, тем самым его уничтожая. Это и есть приобретенный иммунитет.

[2born.livejournal.com]

Здравствуйте! Что-то я не понял: если иммунные клетки не встречают на жизненном пути нужного антигена, то они гибнут. Каким же образом тогда сохраняется иммунитет у переболевших?

[mary-spiri.livejournal.com]

Так ведь у переболевших некоторые лимфоциты в какой-то момент встретили свой антиген. После такой встречи носители подошедшего ключа делаются практически бессмертны, даже если антигена больше нет. Такое вот переключение за счёт бывшей встречи. И дальше клон существует как часть иммунной памяти. Если мы ее научимся читать, то сможем узнать кто чем когда болел на протяжении всей жизни. А гибнет только наивный молодняк, не нашедший замка для своего ключа.

Мой комментарий к записи «Коронавирус и наш Приобрете

[livejournal.livejournal.com]

User 2born referenced to your post from Мой комментарий к записи «Коронавирус и наш Приобретенный Иммунитет» от mary_spiri (https://2born.livejournal.com/1169795.html) saying: [...] тогда сохраняется иммунитет у переболевших? Посмотреть обсуждение, содержащее этот комментарий [...]

[mxsm.livejournal.com]

Восхищаюсь вами! Прочитал первый раз и ничего не понял, попробую еще несколько раз прочитать. Представляю как у вас там сейчас всё завертелось.

[mary-spiri.livejournal.com]

Извините, что непонятно. Я старалась, но система сложная. Есть ещё Википедия, но там на более специальном уровне. Даже не знаю, что по-русски порекомендовать.

[nasse.livejournal.com]

Удачной работы!

[mary-spiri.livejournal.com]

Спасибо, ну авось!

[miller17.livejournal.com]

Очень интересно! 

[mary-spiri.livejournal.com]

Спасибо

[zinet-zel.livejournal.com]

Бог в помощь! :-)

[mary-spiri.livejournal.com]

Ну кто бы не помог, будем рады!

[yuri kalambet (from livejournal.com)]

Боюсь, что в случае, если печальный результат вирусной атаки связан с взаимодействием вируса и биоты, вакцина против этого вируса поможет временно. До следующего злого вируса. Разбираться нужно не только с вирусом, но и с тем зоопарком, который сидит в каждом из нас. Одну гипотезу об участии в этом процессе M.Tuberculosis я препринтнул в ResearchGate, DOI: 10.13140/RG.2.2.27608.65282. Интересно узнать ваше мнение на эту тему.

[mary-spiri.livejournal.com]

Спасибо, попробую потом посмотреть. Я довольно много читала про человеческую микробиоту по работе. И не очень понимаю, как человеческий вирус с ней взаимодействует. Он совсем не годится для инфицирования бактерий и архей, да боюсь, что протист тоже. Так что наш иммунитет всего навсего должен его убить в слизистых дыхательных путей.

[nkb.livejournal.com]

Спасибо за рассказ. Пусть поскорее получится найти все, что нужно найти.

[mary-spiri.livejournal.com]

Спасибо, что читаете. А там посмотрим.

[type2b.livejournal.com]

Очень интересно! Извините, у меня миллион вопросов :)
Обычно пишут про антитела, которые вырабатываются в ответ на вакцину. Насколько важно, чтобы вакцина давала и Т-клеточный иммунитет?
Скажем, вакцина Модерны включает только эпитоп из спайк протеина, или весь спайк протеин/множество протеинов вируса? Если только эпитоп, то Т-клеточному иммунитету там может быть не за что зацепиться.

И еще: как знание специфичных рецепторов Т-лимфоцитов поможет в тестировании вакцин? Казалось бы, и так можно легко проверить наличие реагирующих на вирус антител и даже Т-лимфоцитов в данном конкретном образце, не секвенируя рецепторы?

[mary-spiri.livejournal.com]

Т клеточный иммунитет необходим для выработки хорошего В клеточного. И он нужен для иммунной памяти. Типа если хороший Т клеточный иммунитет, то будет хорошая защита и надолго.
Насчёт эпитопов, обычно никто не связывается с очень маленькими кусками. Нужна хорошая третичная структура, чтобы потом афинность антител была не 10-9, а 10-13. Сейчас стало проще, третичные структуры легче увидеть и посчитать. Но все равно, мне кажется, что берут не эпитопы из 8 аминокислот, а нечто большее. Но я вакцинами никогда не занималась.
Стквенс генов рецепторов нынче совсем не дорог: клинический анализ для раковых больных стоит чуть больше штуки. Себестоимость сильно меньше. А информации сразу масса.

[olga-lti.livejournal.com]

"А когда выявлены мотивы, то дальше их надо сначала прогнать через нашу базу данных без КОВИД-19 (до ноября 2019), убедиться в специфичности". По роду деятельности я - перестраховщик (работаю в биотехе), и поэтому временную рамку "до ноября 2019" сместила бы в сторону "задолго до ноября 2019". Не исключена возможность, что случаи заражения уже были, просто их не распознавали как связанные с неизвестным новым вирусом. Но я не эпидемиолог, не вирусолог, и это просто общее соображение такое - постараться, чтоб 2 набора данных не пересекались.

[mary-spiri.livejournal.com]

При анализе миллиардов последовательностей из примерно 150 нуклеотидов непременно будут ложные позитивы. Особенно учитывая, что поиск будет по мотивам, а не точному соответствию. Главным критерием скорее всего станет резкое увеличение числа одних и тех же мотивов рецепторов у разных больных. При таком раскладе небольшой фон в нулевой популяции погоды не сделает. А большого фона до ноября не было. Да и китайцы из Китая в нашей базе данных вряд ли представлены, в основном Америка и Европа.

[metaller.livejournal.com]

Спасибо, познавательно.

[mary-spiri.livejournal.com]

Спасибо, что читаете.

[alex050560.livejournal.com]

“Т-лимфоциты несут рецепторы на поверхности, а В-лимфоциты их секретируют (выделяют) в виде антител.”
Маш, так Т-лимфоциты борются с инфекцией или только «тестируют» антиген? И если второе, то как они передают информацию В-лимфоцитам? Или я чего-то недопонял?

[mary-spiri.livejournal.com]

Борются, и ещё как. Т лимфоциты есть нескольких типов. Есть хелперы, которые помогают В клеткам. Есть цитотоксичные, которые напрямую убивают клетки, несущие антиген. Там вообще если писать подробно, то закопаешься, да и многие тонкие детали я не знаю. Стараюсь себе наладить ликбез, но не всегда успешно. А тут просто попыталась ответить на вопрос, чем моя контора занимается.

[westa-hmr.livejournal.com]

Очень интересно! Огромное Вам спасибо, что находите время и так увлекательно пишете!
Удачи и успеха! Пусть всё задуманное осуществится!

[kissanya-1.livejournal.com]

Всех вам благ!Взоры всего человечества с надеждой устремлены на вас!!!

[Екатерина Ершова (from livejournal.com)]

Спасибо, Маша! и рада за вас!

[mary-spiri.livejournal.com]

И вам спасибо!

[notabler.livejournal.com]

Не стала вникать в техническую сторону дела, но очень рада за вас - отличная у вас профессия, очень интересная работа. И возможность принести благо каждому из нас, так что желаю всяческих успехов и здоровья вам всем.

[mary-spiri.livejournal.com]

Спасибо большое, будьте здоровы!

[turova-varvara.livejournal.com]

То есть переболевшему болезнью Лайма заражённый боррелиями клещ уже не страшен?

[mary-spiri.livejournal.com]

Я не знаю, насколько изменчивы эти бактерии. Так что вопрос открыт. С другой стороны, я ни разу не слышала о повторных заражениях. Впрочем клещи могут переносить далеко не только бореллиоз, так что я бы не стала расслабляться.

[snorkelstein.livejournal.com]

Спасибо.

[serge no (from livejournal.com)]

Однако простой перебор в поиске разницы двух популяций - до и после ноября 2019 - принесет горы ложно-положительного шума, просто за счет дикого разнообразия.

Из общих соображений кажется, что подобную задачу проще решать с помощью добровольцев. Взял образцы до заражения и после проявления симптомов/выработки иммунитета, да сравнивай. При этакой-то несмертельности инфекции, да имея благородную цель получить вакцину, пока в вакцинации ещё есть смысл, добровольцев найти не трудно. А то через полгода большинство этим коронавирусом переболеет, появится какой-нибудь новый, сам собой или в результате чересчур активного копания в известных, а многоступенчатый процесс будет ещё посередине лестницы...

[mary-spiri.livejournal.com]

Добровольцев тут вся страна. Проблема в том, что у каждого на вирус возникают немножко свои рецепторы. Общие только мотивы, они короткие, и если пациентов мало, то есть шанс многое пропустить. А если много, то много и шума. Быстрее, чем за полгода, управиться невозможно. И вакцина требует полутора лет. Быстро только кошки родятся. А тут важно получить не какие-нибудь результаты, а полную картину. Иначе будет очередная обсдача.

[i-delyagin.livejournal.com]

Добрый день!

Не могли бы вы прокомментировать вот это:


Ссылка раз: https://www.scmp.com/news/world/united-states-canada/article/3077880/coronavirus-why-prato-home-italys-biggest-single

"In the storm of infection and death sweeping Italy, one big community stands out to health officials as remarkably unscathed – the 50,000 ethnic Chinese who live in the town of Prato.

“Among Chinese resident in Prato there isn’t even one case of Covid contagion,” he said, referring to Covid-19, which has killed almost 12,000 people in Italy, more than in any other country."


Ссылка два: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.03.20047977v1

It has recently been shown that 2019-nCov utilizes host receptors namely angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) as host receptor and host proteases for cell surface binding and internalization. Thus, a predisposing genetic background can give reason for interindividual disease susceptibility and/or severity. Taking advantage of the Network of Italian Genomes (NIG), here we mined around 7000 exomes from 5 different Centers looking for ACE2 variants. A number of variants with a potential impact on protein stability were identified. Among these, three missense changes, p.Asn720Asp, p.Lys26Arg, p.Gly211Arg (MAF 0.002 to 0.015), which have never been reported in the Eastern Asia population, were predicted to interfere with protein u and stabilization.
...
Taking advantage of the Network of Italian Genomes (NIG), a consortium established to generate a public database (NIG-db) containing aggregate variant frequencies data for the Italian population (http://www.nig.cineca.it/), here we describe the genetic variation of ACE2 in the Italian population, one of the newly affected countries by the 2019-nCov outbreak causing COVID-19. Three common (p.Lys26Arg, p.Gly211Arg, p.Asn720Asp) and 30 rare missense variants were identified, 12 of which had not All rights reserved. No reuse allowed without permission. author/funder, who has granted medRxiv a license to display the preprint in perpetuity. The copyright holder for this preprint (which was not peer-reviewed) is the.https://doi.org/10.1101/2020.04.03.20047977doi: medRxiv preprint
6 previously been reported in public databases. We show that p.Asn720Asp, which affect a residue located close to the cleavage sequence of TMPRSS2, likely affects the cleavage-dependent virion intake. Along with the other two common variants, this substitution is significantly represented in the Italian and European populations but is extremely rare in the Asian population. We also show that three rare variants, namely, p.Trp69Cys, p.Leu351Val and p.Pro389His are predicted to cause conformational changes impacting RBD interaction. As the uncertainty regarding the transmissibility and severity of disease rise, we believe that a deeper characterisation of the host genetics and functional characterization of variants may help not only in understanding the pathophysiology of the disease but also in envisaging risk assessment.