Широко признано, что люди по-разному реагируют на инфекции. Частично это можно объяснить генетикой, показывает новое исследование, опубликованное сегодня в Nature Communications международным сотрудничеством исследователей из Германии и США. Изучение, "Эффекты генетической регуляции, измененные активацией иммунной системы, способствуют возникновению ассоциаций аутоиммунных заболеваний," отображает генетические варианты, которые влияют на то, насколько изменяется экспрессия генов в ответ на иммунный стимул. Полученные данные позволяют по-новому взглянуть на генетический вклад в различные иммунные реакции среди людей и его последствия для иммуноопосредованных заболеваний.
"Наши защитные механизмы против микробных патогенов основаны на белых кровяных тельцах, которые специализируются на обнаружении инфекции. При встрече с микробами эти клетки запускают программы клеточной защиты, активируя и подавляя экспрессию сотен генов," объяснил один из ведущих авторов исследования, д-р. Вайт Хорнунг из Университета Людвига-Максмилиана в Мюнхене и ранее из Боннского университета. "Мы хотели понять, как генетические различия между людьми влияют на этот клеточный ответ на инфекцию," добавил Dr. Йоханнес Шумахер из Боннского университета, еще один старший автор исследования.
Иммунная система человека играет центральную роль в аутоиммунных и воспалительных заболеваниях, раке, метаболизме и старении. Исследователи обнаружили сотни генов, в которых реакция на иммунный стимул зависела от генетических вариантов, которые несет человек. "Эти гены включают многие из хорошо известных генов иммунной системы человека, демонстрируя, что генетические вариации играют важную роль в работе иммунной системы человека," отметил д-р. Сара Ким-Хельмут, ведущий автор исследования, из Нью-Йоркского центра генома, Колумбийского университета, Института Макса Планка в Мюнхене и ранее из Боннского университета. "В то время как более ранние исследования отображали некоторые из этих эффектов, это исследование является особенно полным, с анализом трех стимулов и двух временных точек."
В ходе исследования были охвачены генетические варианты, влияние которых на регуляцию генов было различным в зависимости от различного инфекционного состояния клеток. Они включали четыре ассоциации с такими заболеваниями, как уровень холестерина и целиакия. Кроме того, исследователи обнаружили тенденцию к увеличению генетического риска аутоиммунных заболеваний, таких как волчанка и целиакия, за счет регулирующих эффектов генов, измененных иммунным состоянием. "Это поддерживает парадигму, в которой риск генетических заболеваний иногда определяется не генетическими вариантами, вызывающими постоянную клеточную дисрегуляцию, а вызывая неспособность должным образом реагировать на условия окружающей среды, такие как инфекция," сказал соавтор доктор. Туули Лаппалайнен из Нью-Йоркского центра генома и Колумбийского университета.
Исследователи собрали кровь 134 добровольцев и обработали моноциты – тип лейкоцитов – в лаборатории тремя компонентами, имитирующими инфекцию, вызванную бактериями или вирусом. Затем они проанализировали, как клетки разных людей реагируют на инфекцию, измеряя экспрессию генов как на ранней, так и на поздней стадии иммунного ответа. Объединив профили экспрессии генов с генетическими данными каждого человека по всему геному, они смогли составить карту, как генетические варианты влияют на экспрессию генов и как этот генетический эффект изменяется с иммунным стимулом.
"Давно известно, что большинство заболеваний имеют как генетические факторы, так и факторы риска окружающей среды. Но на самом деле все сложнее, потому что гены и окружающая среда взаимодействуют. Как показано в нашем исследовании, генетический фактор риска может проявляться только в определенных условиях," объяснил доктор. Лаппалайнен. "Мы все еще находимся на ранних стадиях понимания взаимодействия генетики и окружающей среды, но наши результаты показывают, что это ключевой компонент биологии человека и болезней. Молекулярный подход, который мы использовали в нашем исследовании, может быть особенно эффективным способом для исследователей глубже вникнуть в этот вопрос."
Проведенный в рамках исследования анализ паттернов экспрессии генов в масштабе популяции предоставляет очень надежный и всеобъемлющий набор данных о врожденных иммунных ответах и показывает широкие различия между людьми, подвергавшимися воздействию различных патогенов в разные моменты времени. Исследование выявило популяционные различия в иммунном ответе и продемонстрировало, что иммунный ответ изменяет генетические ассоциации с заболеванием. Исследование проливает свет на элементы генома, лежащие в основе реакции на раздражители окружающей среды, а также на динамику и эволюцию иммунного ответа.