Vedci z Univerzity v Zürichu (UZH) vo Švajčiarsku a mníchovskej nemocnice LMU Klinikum v Nemecku študovali imunitný systém párov jednovaječných dvojčiat, aby identifikovali vplyv prostredia a genetiky v prípadoch roztrúsenej sklerózy. V tomto procese mohli objaviť prekurzorové bunky T buniek spôsobujúcich ochorenie.
Skleróza multiplex (SM) je chronické zápalové ochorenie centrálneho nervového systému a najčastejšia príčina neurologického poškodenia u mladých dospelých. Pri SM vlastný imunitný systém pacienta napáda mozog a miechu, čo vedie ku kumulatívnym neurologickým deficitom, ako je poškodený zrak, zmyslové poruchy, motorické deficity (napr. obmedzenie schopnosti chodiť), ako aj kognitívne poruchy. Aj keď príčina SM stále nie je jasná, s ochorením už boli spojené rôzne genetické rizikové faktory a vplyvy prostredia.
Samotná genetická predispozícia nevedie k SM
Štúdie z posledných rokov jasne ukázali, že genetické rizikové varianty sú nevyhnutnou podmienkou pre vznik roztrúsenej sklerózy. Ako uviedol Florian Ingelfinger, kandidát na doktorandské štúdium v Ústave experimentálnej imunológie UZH: „Na základe našej štúdie sme dokázali, že približne polovicu zloženia nášho imunitného systému určuje genetika.“ Štúdia tímu vedeného imunológom Burkhardom Becherom, profesorom Ústavu experimentálnej imunológie UZH, a výskumnými skupinami Lisy Ann Gerdes a Eduarda Beltrána z Ústavu klinickej neuroimunológie LMU Klinikum ukazuje, že tieto genetické vplyvy, zatiaľ čo vždy prítomné u pacientov so SM, nie sú samy osebe dostatočné na spustenie roztrúsenej sklerózy. V štúdii sa skúmalo 61 párov jednovaječných dvojčiat, kde jedno dvojča je postihnuté SM, zatiaľ čo druhé dvojča je zdravé. Z genetického hľadiska teda boli dvojčatá totožné. Ako uviedla Lisa Ann Gerdes: „Aj keď zdravé dvojčatá mali maximálne genetické riziko pre SM, nevykazovali žiadne klinické príznaky choroby.“
Štúdia dvojčiat eliminuje genetické vplyvy
Vďaka tejto celosvetovo unikátnej kohorte jednovaječných dvojčiat dokázali vedci vylúčiť genetické vplyvy porovnaním dvojčiat so sklerózou multiplex a bez nej. Ako vysvetlil Burkhard Becher: „Skúmame ústrednú otázku, ako imunitný systém dvoch geneticky identických jedincov vedie k významnému zápalu a masívnemu poškodeniu nervov v jednom prípade a k žiadnemu poškodeniu v druhom prípade.“ Použitie identických dvojčiat umožnilo medzinárodnému tímu vedcov vylúčiť genetický vplyv a špecificky sledovať zmeny imunitného systému, ktoré boli v konečnom dôsledku zodpovedné za spustenie SM u jedného dvojčaťa.
Špičkové jednobunkové technológie a umelá inteligencia
Výskumníci využívajú najmodernejšie technológie na podrobný opis imunitných profilov dvojčiat. Ako vysvetlil Florian Ingelfinger: „Používame kombináciu hmotnostnej cytometrie a najnovších metód v genetike spárovaných so strojovým učením, aby sme nielen identifikovali charakteristické proteíny v imunitných bunkách chorého dvojčaťa v každom prípade, ale aj dekódovali súhrn všetkých génov, ktoré sú zapnuté. v týchto bunkách.“ Eduardo Beltrán, odborník na jednobunkovú genomiku, dodal: „To zaisťuje, že z týchto cenných vzoriek získame toľko informácií, koľko je v súčasnosti technicky možné.“ Tím používa rôzne prispôsobené algoritmy založené na umelej inteligencii na extrahovanie relevantných poznatkov z tohto obrovského súboru údajov.
Chyba v komunikácii imunitných buniek
Ako uviedol Ingelfinger: „Prekvapivo sme zistili, že najväčšie rozdiely v imunitných profiloch dvojčiat postihnutých SM sú v cytokínových receptoroch, t. j. spôsobe, akým imunitné bunky medzi sebou komunikujú. Cytokínová sieť je ako jazyk imunitného systému.“ Vedci zistili, že zvýšená citlivosť na určité cytokíny vedie k väčšej aktivácii T buniek v krvi pacientov so sklerózou multiplex. Tieto T bunky s väčšou pravdepodobnosťou migrujú do centrálneho nervového systému pacientov a spôsobujú tam poškodenie. Zistilo sa, že identifikované bunky majú vlastnosti nedávno aktivovaných buniek, ktoré boli v procese vývoja na plne funkčné T bunky. Ako uviedol Becher: „Možno sme tu objavili bunkový veľký tresk MS – prekurzorové bunky, z ktorých vznikajú T bunky spôsobujúce choroby.“
Pochopenie vplyvu genetiky a prostredia na SM
Ako dodal Burkhard Becher: „Zistenia tejto štúdie sú obzvlášť cenné v porovnaní s predchádzajúcimi štúdiami SM, ktoré nekontrolujú genetickú predispozíciu. Dokážeme tak zistiť, ktorá časť imunitnej dysfunkcie pri SM je ovplyvnená genetickými komponentmi a ktorá environmentálnymi faktormi. To má zásadný význam pre pochopenie vývoja choroby.“ Zúčastnené dvojčatá boli prijaté do štúdie na LMU Klinikum. Ako uviedla na záver Lisa Ann Gerdes: „Táto jedinečná príležitosť odhaliť vplyv genetiky a prostredia na sklerózu multiplex je len vďaka našim pacientom, ktorí súhlasili so zapojením sa do štúdie.“
Výsledky štúdie boli publikované v odbornom časopise Nature.
Financovanie
Štúdiu podporili Deutsche Forschungsgemeinschaft v rámci nemeckej stratégie excelentnosti a Mníchovský klaster pre systémovú neurológiu, ako aj Gemeinnützige Hertie Stiftung, Bayerischer Landesverband der Deutschen Multiple Sklerose Gesellschaft (DMSG), Bundesverband. Leopold und Carmen Ellinger Stiftung, Verein zur Therapieforschung für MS Kranke eV, Švajčiarska národná vedecká nadácia, Studienstiftung des deutschen Volkes a Európska rada pre výskum (ERC) v rámci programu Európskej únie pre výskum a inovácie Horizont 2020.
Viac informácií:
Zdroj: https://www.uzh.ch, zverejnené: 18. 2. 2022, autor: rpa
