Открытие сдвига ДНК во врожденной иммунной памяти клеток может помочь в борьбе с одним из самых смертельных врагов человека — сепсисом.
«Сепсис — это действительно ужасное бремя, не только с точки зрения смертности, но и с точки зрения денег. Это самое дорогое заболевание для лечения в США, около 20 миллиардов долларов в год, что почти вдвое превышает следующий по величине показатель», — сказал Блейк Колдуэлл. , научный сотрудник Президентского технологического института штата Вирджиния.
Ведущий автор исследования, опубликованного в Cell Reports , Колдуэлл и его команда продемонстрировали, что изменения в структуре и организации ДНК создают состояние истощения памяти в моноцитах, белых кровяных клетках, которые облегчают иммунные реакции в организме.
«Мы обнаружили, что метилирование ДНК играет решающую роль в контроле врожденной иммунной памяти», — сказал Колдуэлл. Метилирование ДНК — это когда небольшая молекула, называемая метильной группой , добавляется к ДНК, белкам или другим молекулам. «Это влияет на способность моноцитов запоминать прошлую иммунную проблему и изменять свое поведение в будущем».
Это истощенное состояние способствует тому, что иммунная система большинства пациентов с сепсисом остается критически отключенной в течение месяцев или лет после лечения первоначального шока.
«Это очень важная работа, которая устанавливает веху в развитии нового феномена врожденной иммунной памяти», — сказал Ливу Ли, профессор биологических наук и наставник Колдуэлла. Ли также является дочерним преподавателем Центра новых, зоонозных и антропоподных патогенов Института наук о жизни Фралина.
Исследовательская группа также обнаружила, что терапевтические вмешательства могут предотвратить изменение ДНК и помочь лейкоцитам оставаться в лучшей боевой форме.
«Добавив препарат, который блокирует метилирование ДНК, мы можем изменить поведение этих моноцитов. Мы действительно можем вмешаться и предотвратить возникновение этих изменений метилирования ДНК», — сказал Колдуэлл. «Мы можем восстановить нормальную активность моноцитов, и я думаю, именно это отличает это исследование».
Колдуэлл частично приписывает этот прорыв своим предыдущим исследованиям и предыдущему исследовательскому опыту.
Блейк Колдуэлл, президентский научный сотрудник Технологического института штата Вирджиния, был опубликован в Cell Reports за свои эпигенетические исследования. Фото: Фелиция Спенсер, Технологический институт Вирджинии.
Выпускница Пенсильванского университета 2021 года, Колдуэлл изучала эпигенетику — изучение стабильных изменений функций клеток, которые происходят без изменений в последовательности ДНК, с упором на метилирование ДНК. Когда его нынешняя исследовательская группа начала изучать роль лейкоцитов в иммунной дисрегуляции во время сепсиса, его опыт побудил его изучить роль эпигенетики.
«Я просто оказался тем человеком, у которого был правильный набор инструментов, чтобы ответить на этот вопрос», — сказал Колдуэлл. «Это не часто срабатывает. Мне очень повезло».
Команда Колдуэлла обнаружила, что метилирование ДНК играет большую роль в долгосрочном неправильном поведении лейкоцитов при сепсисе и других тяжелых иммунных состояниях. И, блокируя это изменение, исследователи могут исправить поведение клеток, которое имеет последствия, выходящие за рамки только сепсиса.
«То, что мы можем охватить, используя сепсис в качестве модели врожденной иммунной системы, часто применимо в более широком смысле, потому что это те же самые пути, которые активируются COVID-19, ишемической болезнью сердца и другими тяжелыми иммунными событиями», — сказал Колдуэлл. «Это примитивная, но высококонсервативная биологическая система».
