Исследование, опубликованное в журнале Nature, является наиболее полным одноклеточным исследованием для сравнения инфекции SARS-CoV-2 у взрослых и детей с различными органами. Исследователи обнаружили, что более сильный «врожденный» иммунный ответ в дыхательных путях детей, характеризующийся быстрым внедрением интерферонов, помог ограничить репликацию вируса на ранней стадии. У взрослых менее быстрый иммунный ответ означал, что вирус был лучше способен проникать в другие части тела, где инфекцию было труднее контролировать.
В рамках инициативы по составлению Атласа клеток человека для картирования каждого типа клеток в организме человека полученные результаты станут ценным вкладом в прогнозирование личного риска от ОРВИ-КОВ-2. Мазок из носа для измерения иммунного ответа у недавно инфицированных взрослых может быть использован для выявления лиц с более высоким риском, которые могут быть кандидатами на превентивное лечение моноклональными антителами. Недавние исследования также показали, что вдыхание интерферонов может быть жизнеспособной терапией.
«Иммунная система, с которой мы рождаемся, не такая, как у нас во взрослом возрасте. «Врожденная» иммунная система детей лучше способна автоматически распознавать опасные вирусы или бактерии, вызывая «наивные» В-и Т-клетки, которые могут адаптироваться к угрозе. Взрослые обладают более «адаптивной» иммунной системой, содержащей огромный репертуар типов В-и Т-клеток «памяти», которые были обучены в ходе прошлого воздействия реагировать на определенную угрозу. Хотя иммунная система взрослых также обладает врожденной реакцией, у детей она более активна», — сообщается в исследовании.
Одним из ключевых механизмов обеих иммунных систем является группа белков, называемых интерферонами, которые высвобождаются в присутствии вирусных или бактериальных угроз и заставляют близлежащие клетки усиливать свою защиту. Интерфероны — это белки с сильной противовирусной активностью, и их производство, как правило, приводит к активации В-и Т-клеток, которые убивают инфицированные клетки и предотвращают дальнейшее распространение патогена.
Для этого исследования исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL) и дочерних больниц собрали и обработали соответствующие образцы дыхательных путей и крови у 19 педиатрических и 18 взрослых пациентов с COVID-19 с симптомами от бессимптомных до тяжелых, а также контрольные образцы от 41 здорового ребенка и взрослого.
Одноклеточное секвенирование образцов было проведено в Институте Уэллкома Сангера для создания набора данных из 659 217 отдельных клеток. Затем эти клетки были проанализированы, выявив 59 различных типов клеток в дыхательных путях и 34 типа клеток в крови, включая некоторые, ранее не описанные.
Анализ показал, что интерфероны были более выражены у здоровых детей по сравнению со взрослыми, с более быстрым иммунным ответом на инфекцию в дыхательных путях детей. Это помогло бы ограничить репликацию вируса на ранней стадии и дало бы детям немедленное преимущество в предотвращении заражения вирусом крови и других органов.
«Поскольку SARS-CoV-2-это новый вирус, это не то, на что адаптивная иммунная система взрослых научилась реагировать. Врожденная иммунная система детей более гибка и лучше способна реагировать на новые угрозы. То, что мы видим на молекулярном уровне,-это высокий уровень интерферонов и очень быстрый иммунный ответ у детей, который помогает объяснить, почему они менее серьезно страдают от COVID-19, чем взрослые», — говорит доктор Масахиро Йошида, Университетский колледж Лондона.
Точное знание того, как и почему иммунный ответ на SARS-CoV-2 может не контролировать инфекцию или начать наносить вред организму, дает ученым возможность начать задаваться вопросом, почему некоторые люди могут подвергаться большему риску серьезных заболеваний.
«По сравнению с детьми, в крови взрослых содержится большее количество и разнообразие цитотоксических иммунных клеток, которые предназначены для уничтожения инфицированных клеток, чтобы предотвратить распространение инфекции. Но это тонкая грань между помощью и препятствованием. Как только вирус распространился на несколько областей тела, повреждение органов может быть вызвано тем, что иммунная система пытается и не может контролировать инфекцию. Наше исследование показывает, что дети не только лучше реагируют на начальном этапе, но и если вирус действительно попадает в кровь, цитотоксическая реакция менее выражена», — говорит доктор Марко Николич, Университетский колледж Лондона.
Эти данные свидетельствуют о том, что недавно диагностированные взрослые могут быть протестированы для проверки уровня интерферона в дыхательных путях. Более высокие уровни интерферона, аналогичные тем, которые обнаруживаются у детей, предполагают более низкий риск тяжелого заболевания, в то время как низкие уровни интерферона предполагают более высокий риск. Затем пациентов с более высоким риском можно было бы рассмотреть для превентивного лечения, такого как моноклональные антитела, которые являются дорогостоящими и могут быть в ограниченном количестве.
Исследование показывает, что результаты являются важными не только для решения проблемы COVID-19, но и в более широком плане для понимания изменений в дыхательных путях и крови на протяжении всего детства. Они демонстрируют способность разрешения одной клетки выявлять различия в биологии детей и взрослых, указывая при этом на совершенно разные соображения при рассмотрении вопроса о том, как возникает конкретное заболевание и как его можно лечить.