Человеческий организм способен создавать обширный и разнообразный репертуар антител - Y-образных собак-ищеек иммунной системы, которые могут находить и отмечать чужеродных захватчиков. Несмотря на нашу способность создавать различные антитела для борьбы с вирусами, люди создают антитела, которые снова и снова нацеливаются на одни и те же участки вируса, согласно новому исследованию, проведенному под руководством исследователей из больницы Бригама и Женщины, которая является одним из основателей системы здравоохранения Mass General Brigham, и Гарвардской медицинской школы. Эти "общественные эпитопы" означают, что образование новых антител далеко не случайно, и что вирус может быть способен мутировать одну аминокислоту для повторного заражения популяции ранее иммунных хозяев. Результаты работы группы, которые имеют значение для нашего понимания иммунитета и общественного здравоохранения, опубликованы в журнале Science.

"Наше исследование может помочь объяснить многие закономерности, которые мы наблюдали во время пандемии COVID-19, особенно в плане повторного заражения", - сказал автор работы Стивен Дж. Элледж, доктор философии, профессор генетики имени Грегора Менделя в Бригаме и HMS. "Наши результаты могут помочь в обосновании иммунных прогнозов и могут изменить представление людей об иммунных стратегиях".

До исследования команды были намеки, но не было четких доказательств того, что иммунные системы людей не выбирают сайты на вирусном белке наугад. В отдельных примерах исследователи наблюдали повторяющиеся реакции антител у разных людей - люди воссоздавали антитела, нацеливаясь на одно и то же место вирусного белка (известное как эпитоп). Но исследование Элледжа и его коллег помогает объяснить масштабы и механизмы, лежащие в основе этого явления.

Команда использовала разработанный в 2015 году лабораторией Элледжа инструмент под названием VirScan, который может обнаружить тысячи вирусных эпитопов - мест на вирусах, которые антитела распознают и связываются с ними, - и дать моментальный снимок иммунологической истории человека по одной капле крови. В новом исследовании ученые использовали VirScan для анализа 569 образцов крови участников из США, Перу и Франции. Они обнаружили, что распознавание общедоступных эпитопов - вирусных регионов, на которые постоянно нацелены антитела - является общей чертой реакции антител человека. Группа составила карту 376 таких часто используемых эпитопов, выяснив, где именно антитела связывают свои мишени. Команда обнаружила, что антитела распознают общественные эпитопы через мотивы связывания аминокислот, кодируемые зародышевой линией (GRAB) - области антител, которые особенно хорошо выбирают одну конкретную аминокислоту. Таким образом, вместо случайного выбора мишени человеческие антитела, как правило, фокусируются на регионах, где эти аминокислоты доступны для связывания, и, следовательно, неоднократно связывают одни и те же участки.

Небольшое количество мутаций может помочь вирусу избежать обнаружения этими общими антителами, что позволяет вирусу повторно заражать популяции, которые ранее были иммунными.

"Мы обнаружили в иммунной системе такую архитектуру, которая заставляет людей, независимо от того, в какой части света они живут, вырабатывать по сути одни и те же антитела, что дает вирусу очень небольшое количество мишеней, которые он может обойти, чтобы вновь заразить людей и продолжать расширяться и эволюционировать дальше", - говорит ведущий автор исследования Эллен Л. Шрок, доктор философии, из лаборатории Элледжа.

Интересно, что команда отмечает, что нечеловеческие виды производят антитела, которые распознают эпитопы, отличные от тех, которые распознает человек. И, хотя для человека более вероятно выработать антитела против общедоступного эпитопа, некоторые люди вырабатывают более редкие антитела, которые могут более эффективно защищать их от повторного заражения. Эти открытия могут иметь важные последствия для лечения, разработанного против COVID-19, например, моноклональных антител, а также для разработки вакцин.

"Более уникальные антитела может быть гораздо труднее обойти, что важно учитывать, когда мы думаем о разработке более эффективных методов лечения и вакцин", - сказал Элледж.