Печень превратили в «фабрику молодости» иммунитета

Старение сильно влияет на иммунную систему, включая репертуар T-клеток, что ведет к утрате сопротивляемости патогенам. Важную роль в этом процессе у человека и других млекопитающих играет инволюция тимуса. Она ограничивает выработку наивных Т-клеток, сокращает репертуар Т-клеточных рецепторов (TCR) и ослабляет первичные иммунные ответы.

Были предприняты попытки остановить инволюцию тимуса с помощью гормонов, цитокинов, малых молекул и парабиоза. Однако эффект был не очень выраженным, а методы не были применимы в клинике. Исследователи из США предложили экспрессировать факторы из тимуса в печени, используя ее, как «фабрику» для восполнения омолаживающих молекул.

Функциональный репертуар Т-клеток зависит от сигналов, способствующих их выживанию и трофическому действию: цитокинов, гормонов и аутопептидов MHC, которые в большом количестве присутствуют у здоровых людей, но уровень которых уменьшается с возрастом, способствуя ослаблению иммунитета. Авторы искали сигналы, способствующие восстановлению функций иммунитета. В течение жизни мышей они анализировали их T-клетки и тимус, всего получили 97 тыс. транскриптомов T-клеток. С возрастом становилось меньше наивных клеток (Tcf7, Sell и Ccr7) и популяций со свойствами стволовых клеток (Bcl11b, Lef1, Id3 и Sox4) и больше — клеток памяти (Cd44, Eomes, Gzmb и Tbx21) и клеток с истощенным фенотипом (Pdcd1, Havcr2, Ctla4, Lag3, Tigit, Gzmk и Entpd1). При этом снижается также Notch1/3 и IL-7-сигналинг. Внутритимусные и циркулирующие Т-клетки стареющих мышей демонстрировали снижение экспрессии целевых генов Notch, IL-7 и FLT3-L, а также уменьшение активности нижележащих сигнальных путей. Растворимый FLT3-L, частично продуцируемый внутритимусными фибробластами и необходимый для поддержания функции Т-клеток в пожилом возрасте и после трансплантации, также снижался в гомогенатах тимуса. В дальнейшем анализе использовали три иммунотрофных фактора — DLL1 (для активации Notch), FLT3-L и IL-7.

С тимусом работать тяжело, поэтому выбранные факторы экспрессировали в печени. Доставляли факторы с помощью мРНК. С нее белки считываются некоторое время; благодаря модификациям, мРНК довольно стабильна и не вызывает много побочных эффектов со стороны иммунной системы.

мРНК, кодирующие DLL1 (Dll1), FLT3-L (Flt3l) и IL-7 (Il7) (в совокупности — DFI), люциферазу (Luc) или GFP, в составе липосомальных наночастиц SM-102 вводили в организм мыши. При системном введении такие наночастицы собираются почти исключительно в печени, не затрагивая другие ткани. Все гены DFI экспрессировались в печени.

Не было отмечено изменений массы тела мышей, уровня трансаминаз или функции печени, а гистологическое исследование печени показало лишь минимальное воспаление через четыре недели. Напротив, рекомбинантный FLT3-L и IL-7 вызывали заметное повышение уровней GM-CSF, IL-10, IL-12 и IL-1β, что подчеркивает больший риск системного воспаления при применении рекомбинантных цитокинов.

Стареющие мыши (72 недели) получали мРНК DFI в липидных наночастицах два раза в неделю в течение 28 дней. DFI (но не факторы по отдельности) повышали долю и абсолютное количество циркулирующих наивных CD8+ T-клеток. Доля T-клеток памяти при этом не росла. По-видимому, это было связано с ростом активности тимуса, что сопровождалось ростом массы тимуса и количества тимоцитов. Вероятно, DFI стимулируют выработку, выживаемость и привлечение общих лимфоидных предшественников в тимус, тем самым увеличивая тимопоэз.

DFI также смягчают фенотипы, связанные со старением, в антигенпрезентирующих клетках и В-клетках. Стареющие мыши хуже реагируют на вакцинацию против овальбумина (OVA), но DFI стимулировали выработку T-клеток и долю OVA-специфичных CD8+ T-клеток.

У стареющих мышей наблюдалось более быстрое прогрессирование опухолей и худшая выживаемость, чем у взрослых мышей; иммунотерапия ингибиторами PDL-1, которая контролировала опухоли у взрослых, принесла мало пользы стареющим животных. DFI активировали противоопухолевый иммунитет и повышали эффективность иммунотерапии.

Мыши получали DFI или контрольные частицы в течение 28 дней, затем за ними наблюдали еще 28 дней. Количество Т-клеток и дендритных клеток в селезенке оставалось умеренно повышенным к концу периода наблюдения. Но спустя четыре недели после прекращения терапии благоприятных эффектов от терапии на иммунитет больше не наблюдалось. На мышах, склонных к диабету 1 типа, исследователи показали, что DFI не провоцировали аутоиммунные заболевания. Эти и другие опыты подтвердили, что DFI восполняет недостатки иммунитета, вызванные возрастом, на определенный период времени, но при этом не усиливает иммунитет неизбирательно.

По мнению авторов, временное перепрофилирование печени для экспрессии и секреции различных терапевтических белков может стать универсальным подходом к управлению физиологическими процессами.

Иммунное старение запускает ревматоидный артрит еще до появления симптомов