Иммунитет и вакцина

Попадая в организм (рис. 1), аденовирус запускает обе ветви клеточной обороны: врожденный и приобретенный (адаптивный) иммунитет. Его оболочка дополнительно усилит иммунный ответ, работая как адъювант. Это означает, что еще до запуска адаптивного иммунного ответа вектор активирует иммунитет врожденный. И для этого не требуется размножение вируса или экспрессия его генов.

Рисунок 1. Классический путь проникновения аденовирусов в клетку. (1) Белковый «набалдашник» на конце «волокнистого» белка аденовируса связывается с белком CAR на поверхности клетки. Далее вирусный белок пентон своим мотивом RGD взаимодействует с клеточными рецепторами-интегринами, что отчасти разбирает капсид вируса, отщепляя «волокнистые» белки. (2) Рецепторы-интегрины на поверхности клетки запускают эндоцитоз вируса в клетку. (3) Литическая активность белка pVI (находятся под каждым белком-гексоном) способствует высвобождению капсида из эндосомы — мембранного пузырька, в котором вектор перемещается внутрь клетки. (4) Частично разобранные капсиды перемещаются к ядру по «дорогам»-микротрубочкам, подбираясь к комплексу ядерной поры. (5) Вирусная ДНК проникает в ядро, и начинается экспрессия внедренного в вектор целевого гена.Аденовирус — адъювант

На аденовирусе есть множество молекулярных паттернов (известных как PAMP), помогающих иммунным клеткам узнать в нем «чужака». При приближении вируса к клетке её специальные патоген-распознающиерецепторы опознают эти PAMP (рис. 2), что активирует уже внутри клетки сигнальные пути, «оповещающие» о необходимости сложного и многостороннего иммунного ответа. Он реализуется через включение генов, кодирующих определенные иммунные и воспалительные молекулы, биосинтез которых и усилит защиту от патогена.

Рисунок 2. Врожденный иммунный ответ запускается при активации патоген-распознающих рецепторов клетки молекулярными паттернами вируса (PAMP). Главные «распознаватели» вируса — белок CAR, рецепторы-интегрины, а также Toll-подобные рецепторы (TLR2–4, 7 и 9) [25]. Последние присутствуют не только на поверхности клеток, но и на эндосомах. Так или иначе, распознавание вирусных РАМР-паттернов приводит к запуску множества сигнальных каскадов (cGAS/STING, MyD88- и TRIF-зависимые TLR сигнальные пути), доносящих до ядра клетки информацию о необходимости активации антивирусных генов и биосинтеза белков иммунитета.

Речь в основном о цитокинах — молекулах-мессенджерах, помогающих иммунным клеткам между собой «договориться» и скоординировать действия «в борьбе с врагом». Они провоцируют в организме самые разные реакции, среди которых есть особо принципиальные для иммунного ответа. Например, интерферон-гамма стимулирует как CD4+, так и CD8+ Т-клетки. Первые — вспомогательные клетки-помощники, активирующие другие иммунные клетки (также через секрецию цитокинов). Ну а вторые (почувствуйте разницу) напрямую убивают инфицированные клетки путем их биохимического расщепления (лизиса) или запуска запрограммированной гибели (апоптоза) .

Апоптоз — это процесс клеточного самоуничтожения, помогающий регулировать численность и постоянство клеточных популяций, а также играющий важную роль в управляемом развитии организма. На «Биомолекуле» есть про это отдельная статья: «Апоптоз, или Путь самурая».

Усиление иммунного ответа происходит и за счет созревания под воздействием воспалительных цитокинов дендритных иммунных клеток. Эти клетки известны своей отростчатой формой и умением «профессионально» представлять другим иммунным клеткам частицы-антигены. Последнее активирует основные ветви клеточной обороны организма, связывая врожденные и приобретенные иммунные ответы.

Как это работает?

Укол аденовекторной вакцины в мышцы приводит к локальному распределению вирусных частиц в месте инъекции. Они активно проникают в находящиеся там миоциты (мышечные клетки), клетки соединительной ткани — фибробласты — и выстилающие внутреннюю поверхность сосудов клетки-эндотелиоциты, а еще в особые антигенпрезентирующие клетки. К последним как раз относят дендритные клетки, заточенные на поглощение и переваривание бактерий, клеток и других частиц макрофаги и в меньшей степени B-клетки (ответственные также за производство антител). Поглощение чужеродных частиц и демонстрация их элементов на клеточной поверхности позволяет организму выработать на них иммунную реакцию, чтобы затем уже уничтожить несущих такие чужеродные белки-антигены «врагов». Тут-то на первый план дендритные клетки и выходят. Подвергаясь действию цитокинов, они начинают антиген синтезировать и выставлять его на свою поверхность. При этом сами они мигрируют в лимфатические узлы, и уже там обучают ни разу не сталкивавшихся с антигеном «бойцов иммунного фронта».

А это наивные B- и T-клетки, которые «узнают» здесь про антиген, что потом позволяет им «вычислять чужаков». Получив эти «знания», они начинают патрулировать организм в поисках «врага», и, узнавая его, активируют иммунитет. Чтобы вот так обучиться и стать основой «личного состава» оборонительных сил организма, эти живые бойцы проходят, можно сказать, «индивидуальную программу развития». Например, B-клетки перерождаются в плазматические клетки и вырабатывают антитела для связывания и уничтожения патогена. Ну а CD8+ Т-клетки, узнавая фрагмент патогена, обучаются уничтожать его напрямую. При этом и B- и T-клетки способны стать иммунными клетками памяти: можно сказать, «накрепко запомнить» столкновение с антигеном. При реальном инфицировании это поможет быстро узнать «врага» и выработать на него защитную реакцию как раз за счет антител и «убийства» CD8+ Т-клетками.