Российские ученые создали алгоритм для вычисления и предсказания иммунного ответа

Команда исследователей разработала алгоритм, который по данным секвенирования определяет Т-клеточные рецепторы, вовлеченные в иммунный ответ при различных заболеваниях или при вакцинировании. Он может быть применен в процессе диагностики и лечения, а также при разработке новых вакцин. Алгоритм создан российскими специалистами при участии коллег из Франции.

Т-клеточные рецепторы (TCR) — это белковые комплексы на поверхности Т-лимфоцитов. Именно они отвечают за распознавание антигенов, образуемых самыми разными патогенами, и поэтому играют ключевую роль в адаптивном иммунитете. TCR очень вариабельны по своему аминокислотному составу, и определить, какие TCR обеспечивают иммунный ответ при тех или иных заболеваниях, непросто.

Для решения этой проблемы предназначен созданный авторами работы алгоритм для антиген-специфичной идентификации лимфоцитов — Antigen-specific Lymphocyte Identification by Clustering of Expanded sequences (ALICE). Он позволяет по данным секвенирования Т-лимфоцитов пациента находить Т-клеточные рецепторы, активно вовлеченные в иммунный ответ.

Алгоритм основана на том, что группы (кластеры) TCR, распознающие сходные эпитопы (часть молекулы антигена, связывающаяся с рецептором), зачастую имеют сходные последовательности. В массиве данных секвенирования репертуара Т-клеточных рецепторов она находит кластеры сходных сиквенсов и сравнивает их встречаемость с ожидаемой. В итоге выделает TCR, реагирующие на данный антиген.

Ученые проверили созданный ими алгоритм на нескольких клинических случаях. ALICE определяла вовлеченные в иммунный ответ Т-клеточные рецепторы в крови у пациентов с аутоиммунным заболеванием (Болезнь Бехтерева, ревматоидный спондилит), у пациентов, проходящих иммунотерапию рака, и, наконец, у пациентов, вакцинированных против желтой лихорадки. Во всех случаях система показала адекватные результаты.

Авторы подчеркивают, что этот метод не требует длительного сбора данных на большой когорте пациентов. Для получения результата достаточно одного массива данных секвенирования от пациента. ALICE можно использовать при диагностике заболеваний, при контроле лечения, а также в разработке новых вакцин.

«В репертуаре Т-клеточных рецепторов записана история болезни пациента: следы иммунного ответа на вакцины, инфекции, аллергены, — комментирует для PCR.news первый автор статьи Михаил Погорелый, сотрудник лаборатории сравнительной и функциональной геномики Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН. — К сожалению, пока мы можем расшифровать только очень небольшую часть этой информации. Разработанный нами алгоритм позволяет найти рецепторы, активно участвующие в текущем иммунном ответе, то есть связанные с текущим заболеванием. В будущем это можно будет использовать для более точной диагностики и оценки состояния иммунной системы».