Международная команда исследователей с участием сотрудников факультета биологии и биотехнологии НИУ ВШЭ связала генетические особенности иммунной системы человека со способностью эффективно противостоять новым волнам COVID-19. Так, индивидуальный генетический статус HLA-I определяет предрасположенность к формированию Т-клеточного иммунитета, эффективного против новых форм вируса. Статья опубликована в журнале PeerJ.
Дельта-штамм COVID-19 стал причиной третьей волны коронавируса в середине 2021 года и оказался заразнее ранних вариантов инфекции. Кроме того, мутации белков дельта-штамма сильно снизили эффективность приобретенного иммунитета у переболевших и вакцинированных от COVID-19.
При этом известно, что приобретённый иммунитет к инфекциям в значительной степени обеспечивается Т-лимфоцитами — клетками иммунной системы, которые распознают чужеродные антигены при заражении и запускают иммунный ответ. Они делают это благодаря специальным рецепторам на своей поверхности — T-клеточным рецепторам, которые отвечают за распознавание патогена. Последние «запоминают» чужеродные антигены, которые попадали в организм ранее, и быстрее включают иммунную реакцию. Тем самым организм защищен от повторного заражения тем же вирусом.
Распознать патоген T-клеточным рецептором помогают молекулы человеческого лейкоцитарного антигена класса I (HLA-I). Молекулы HLA-I связываются с молекулами патогена при его попадании в организм и «представляют» их на поверхности зараженных клеток, где их могут распознать T-клеточные рецепторы.
Набор генов HLA-I уникален для каждого человека и определяется его генетикой. Поэтому вирусные заболевания протекают у людей с различной степенью тяжести. В том числе, как ранее доказали учёные НИУ ВШЭ, индивидуальный генетический статус HLA-I определяет генетическую предрасположенность к тяжелой форме COVID-19.
Однако до сих пор изучались генотипы пациентов лишь в первую волну коронавируса. С тех пор вирус, вызывающий COVID-19, значительно изменился, а соответственно, изменилась и восприимчивость к нему людей.
В новом исследовании учёные сравнили особенности генотипов HLA-I пациентов с COVID-19 первой и третьей волн пандемии. Анализировались геномы пациентов, переболевших COVID-19: 147 пациентов первой волны (с мая по август 2020 года) и 219 пациентов третьей волны (с июня по июль 2021-го).
Для анализа генотипа учёные использовали метод секвенирования следующего поколения (Next-generation sequencing, NGS) для типирования генов HLA. С его помощью можно определить, какие варианты генов (аллели) из всех возможных имеются у конкретного человека. Затем исследователи сравнивали, как часто тот или иной аллель встречается в разных группах пациентов.
Было обнаружено, что частота носителей аллеля HLA-A*01:01 снизилась вдвое среди пациентов третьей волны по сравнению с первой. Другие варианты генов HLA-I встречались одинаково часто в обеих группах.
Ранее считалось, что аллель HLA-A*01:01 связан с более высоким риском заражения и более тяжелым течением COVID-19. Однако учёные предполагают, что этот аллель полезнее, чем казалось ранее. Вероятно, снижение его встречаемости среди заболевших в третью волну отражает ранее сформировавшийся Т-клеточный иммунитет к COVID-19 у его носителей.
HLA-A*01:01 в основном связывается с молекулами вируса SARS-CoV-2, кодируемыми в области его генома под названием ORF1ab. Этот участок считается консервативным, то есть он в меньшей степени подвержен мутациям по сравнению с другими областями генома вируса. Предположительно, иммунитет носителей HLA-A*01:01 научился обнаруживать COVID-19 независимо от мутаций инфекции.
Ранее мы показали, что носители HLA-A*01:01 более склонны к тяжелому течению COVID-19. Однако значительная доля пациентов переносит COVID-19 в лёгкой форме, в том числе и носители HLA-A*01:01. Найденное нами падение числа носителей этого аллеля среди пациентов третьей волны может быть связано с тем, что значительная доля его носителей переболела к третьей волне и сформировала стойкий Т-клеточный иммунитет, который не позволяет им попадать в больницу.
Кроме того, у пациентов с аллелем HLA-A*01:01, переболевших COVID-19, преобладают так называемые T-лимфоциты памяти — клетки, которые длительное время хранят информацию об антигенах инфекций, с которыми они сталкивались ранее. Такие клетки быстрее формируют иммунный ответ при повторной атаке вируса.
Эти результаты говорят о том, что иммунитет носителей аллеля HLA-A*01:01 в генотипе HLA-I оказался более эффективным в «запоминании» COVID-19 независимо от его мутаций. Это подтверждает возможность генетической предрасположенности человека к тяжелому течению COVID-19. Кроме того, эти выводы могут стать основой для разработки эффективных вакцин от COVID-19, направленных на область ORF1ab.
IQ
Автор текста: Анастасия Лобанова
Максим Шкурников
Заведующий Лабораторией исследований молекулярных механизмов долголетия НИУ ВШЭ