Наследственность и воспитание формируют наши иммунные клетки. Новое исследование

Пандемия COVID-19 наглядно показала, насколько по-разному люди могут переносить одну и ту же инфекцию: у одних болезнь протекает легко, у других – тяжело. Такие различия во многом объясняются сочетанием наследственных факторов и индивидуального жизненного опыта – перенесенных инфекций, вакцинаций и воздействия окружающей среды. Эти влияния "записываются" в клетках в виде эпигенетических изменений – небольших молекулярных меток, которые определяют, какие гены активны, а какие нет, и тем самым задают функции клеток.

Ученые из Института Салка создали новый эпигенетический атлас, показывающий, как генетическая предрасположенность и жизненный опыт по-разному отражаются на различных типах иммунных клеток. Эта специализированная по типам клеток база данных была опубликована в журнале Nature Genetics. Она помогает лучше понять индивидуальные особенности иммунных реакций и может стать основой для более точных и персонализированных методов терапии.

Хотя все клетки организма содержат одну и ту же ДНК, они сильно различаются по внешнему виду и функциям. Причина этого – эпигенетические маркеры, которые "помечают" ДНК и управляют активностью генов в каждой конкретной клетке. Совокупность таких меток образует эпигеном. В отличие от генетической последовательности, эпигеном подвижен: часть его особенностей определяется наследственностью, а часть формируется в течение жизни.

Иммунные клетки также подвержены этим процессам, однако до сих пор было неясно, одинаково ли наследственные и приобретённые эпигенетические изменения влияют на разные типы таких клеток. Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи проанализировали образцы крови 110 человек с различным генетическим фоном и разным жизненным опытом, включая перенесенные инфекции (грипп, ВИЧ-1, MRSA, MSSA, SARS-CoV-2), вакцинацию против сибирской язвы и воздействие органофосфатных пестицидов.

Ученые сравнили эпигенетические профили четырех ключевых типов иммунных клеток: Т- и В-лимфоцитов, обладающих иммунологической памятью, а также моноцитов и естественных клеток-киллеров, которые реагируют быстрее и менее специфично. В результате был составлен полный каталог дифференциально метилированных регионов (DMR) для каждого типа клеток.

Особое значение имело разделение этих эпигенетических изменений на унаследованные (gDMR) и приобретенные в течение жизни (eDMR). Выяснилось, что они локализуются в разных частях эпигенома: gDMR чаще связаны со стабильными генными участками и особенно характерны для долгоживущих Т- и В-клеток, тогда как eDMR в основном располагаются в регуляторных зонах, отвечающих за быстрые и специфические иммунные реакции. Это указывает на то, что генетика формирует устойчивые, долгосрочные иммунные программы, а жизненный опыт – более гибкие и ситуативные ответы иммунной системы.

Авторы подчеркивают, что дальнейшие исследования помогут точнее понять баланс между влиянием наследственности и среды на эффективность иммунитета. Уже сейчас полученные данные ясно показывают важную и самостоятельную роль обоих факторов в формировании иммунных клеток и их функций, а созданный каталог открывает перспективы для разработки персонализированных подходов к лечению.