Как ученые перепрограммируют естественную сверхсилу организма

Воспаление – одна из сверхспособностей организма. Оно помогает нам бороться с инфекциями и залечивать раны.

«Если у вас нет воспаления, вы умрете», — говорит Эд Рейнджер , профессор, изучающий хроническое воспаление в Университете Бирмингема в Великобритании.

Но если оно переходит от краткосрочной реакции к реакции, которая сохраняется в течение месяцев или лет, хроническое воспаление может способствовать развитию таких заболеваний, как цирроз печени, ревматоидный артрит (РА) и болезни сердца.

В прошлом врачи пытались лечить эти заболевания, устраняя все воспаления, что имело неприятные побочные эффекты и не всегда помогало. Но теперь ученые разрабатывают методы лечения, которые не устраняют воспаление полностью, а скорее перепрограммируют клетки, которые его питают.

При таких заболеваниях, как рак новые методы лечения возвращают воспаление в боевое состояние, чтобы оно могло лучше атаковать эти мутировавшие клетки.

В зависимости от контекста воспаление можно рассматривать как полезное или вредное, но благодаря новым исследованиям в любом случае его можно снова взять под контроль.

«Если взять воспаление под контроль, то вы поможете иммунной системе справиться самой», — поясняет Рейнджер.

«Вся суть воспаления заключается в том, чтобы контролировать инфекцию, остановить ее распространение, а затем начать процесс заживления», — рассказывает Роберт Энтони, доцент медицины Гарвардского университета.

Во время острого воспаления поврежденные клетки посылают сигналы «опасности», которые привлекают иммунные клетки к месту атаки. В число этих средств первой помощи входят амебоподобные макрофаги, которые пожирают вредных захватчиков, и нейтрофилы, которые ловят и убивают этих врагов. После активации эти клетки производят химические вещества, называемые цитокинами, которые усиливают воспаление по принципу положительной обратной связи.

По мере того, как бушует острое воспаление, иммунная система учится более избирательно атаковать врага.

По словам Энтони, обычно острое воспаление достигает пика примерно через семь дней после первого приступа и начинает проходить примерно через три дня. Весь смысл воспаления заключается в том, чтобы контролировать инфекцию, остановить ее распространение, а затем позволить начать процесс заживления.

Но ученые не до конца понимают, как организм выключает острое воспаление. Иногда, например, если иммунная система не может полностью контролировать инфекцию, воспаление может превратиться из полезного во вредное.

При хроническом воспалении нейтрофилы, макрофаги и другие лейкоциты задерживаются в месте воспаления.

Они производят цитокины, которые усиливают воспаление. Хроническое воспаление связано с рядом заболеваний, включая РА, поражающий суставы; цирроз печени или тяжелое рубцевание печени; атеросклероз, или бляшки в кровеносных сосудах.

В прошлом методы лечения были направлены на полное подавление воспаления. Например, в 1950-х годах ученые обнаружили противовоспалительное действие группы природных соединений, называемых стероидами, которые снижают интенсивность более широкого иммунного ответа. С тех пор стероиды стали основным методом лечения хронических воспалительных заболеваний, таких как РА. Но помимо широкого подавления иммунной системы, стероиды могут вызывать побочные эффекты, такие как высокое кровяное давление, язва желудка и перепады настроения.

Затем, в 1990-х годах, фармацевтические компании начали выпускать лекарства, называемые биологическими препаратами. Многие из них действуют путем подавления различных цитокинов — химических сигналов, усиливающих воспаление.

Однако, как и стероиды, биологические препараты часто подавляют значительную часть иммунной системы, что может увеличить риск заражения. Например, препарат тофацитиниб для лечения РА воздействует на сигнальный путь, который является общим для многих цитокинов, и в результате может сделать людей более уязвимыми к вирусу опоясывающего герпеса, пневмонии и инфекциям мочевыводящих путей.

Поэтому ученые сегодня ищут способы перенаправления вредного воспаления, часто путем перепрограммирования иммунных клеток, участвующих в этом процессе.  

Стюарт Форбс, директор Центра регенеративной медицины и Института регенерации и восстановления Эдинбургского университета в Великобритании, изучал роль макрофагов в формировании рубцовой ткани при фиброзе печени. Он и другие обнаружили, что на самом деле существует два типа макрофагов: повреждающий воспалительный тип, получивший название М1, и второй тип, называемый М2. Его исследования на мышах показали, что этот второй тип подавляет воспаление и способствует регенерации тканей.

В лабораторных условиях команда использовала химические сигналы, чтобы заставить эти моноциты стать регенеративной версией М2. Затем исследователи вводили эти перепрограммированные макрофаги обратно пациентам.

Этот подход был признан безопасным в ходе клинического исследования фазы I с участием девяти пациентов в 2019 году. Также обнадеживающие результаты исследования эффективности фазы II с участием 50 пациентов были представлены в ноябре на встрече Американской ассоциации по изучению заболеваний печени.

Команда обнаружила, что за год лечения макрофагами у добровольцев снизилось количество потенциально смертельных осложнений, связанных с печенью, по сравнению с контрольной группой, которая не получала лечения.