С началом пандемии COVID-19 стало очевидно, что люди по-разному переносят одну и ту же инфекцию. У одних симптомы проявляются слабо, а другие испытывают серьёзные осложнения. Это различие поднимает важный вопрос: почему два человека, подвергшиеся воздействию одного и того же вируса, реагируют на него по-разному?
Ключ к ответу заключается в различиях, которые присутствуют как в генетической информации, так и в жизненном опыте каждого человека, включая факторы окружающей среды, перенесенные инфекции и вакцинацию. Эти элементы влияют на поведение иммунных клеток через эпигенетические модификации — молекулярные изменения, которые определяют активность генов, не меняя саму ДНК.
Команда учёных из Института Солка разработала обширный эпигенетический каталог, который демонстрирует, как наследственные и жизненные факторы влияют на разные типы иммунных клеток. База данных, опубликованная 27 января 2026 года в журнале Nature Genetics, предлагает новые сведения о том, почему иммунные реакции варьируются у разных людей и указывает на возможности разработки новых лекарств, адаптированных к индивидуальной биологии каждого пациента.
«Иммунные клетки хранят молекулярный след как наших генов, так и нашего жизненного опыта. Эти два аспекта по-разному формируют иммунную систему, — объясняет старший автор исследования Джозеф Эккер, профессор и заведующий кафедрой генетики Международного совета Солка. — Наша работа демонстрирует, что инфекции и окружающие факторы оставляют длительный эпигенетический след, который влияет на поведение иммунных клеток. Расшифровывая это влияние, мы можем лучше понять генетические и эпигенетические факторы риска для конкретных клеток иммунной системы, что важно для изучения заболеваний».
Что такое эпигеном и его значение
Во всех клетках человеческого организма находится идентичная ДНК, однако клетки могут отличаться по своему внешнему виду и функции. Это разнообразие отчасти определяется эпигенетическими маркерами — молекулярными метками, которые помогают регулировать активность генов в каждой клетке. Все эти маркеры в совокупности составляют эпигеном.
Эпигеном подвержен изменениям в течение жизни. Некоторые эпигенетические характеристики зависят от наследственности, в то время как другие формируются на основе жизненного опыта. Влияние этих факторов на клетки иммунной системы было неизвестно до недавнего времени.
«Дебаты о наследственности и среде — это давний вопрос как в биологии, так и в обществе, — отмечает первый соавтор исследования Вэньльян Ван. — Мы хотели выяснить, как эти два элемента проявляются в клетках иммунной системы и влияют на здоровье».
Как жизненный опыт влияет на клетки иммунной системы
Для изучения влияния генетики и жизненного опыта исследователи проанализировали образцы крови 110 пациентов, которые отражали широкий спектр генетических вариаций и жизненного опыта, включая инфекции и вакцинацию. Учёные исследовали четыре основные группы клеток иммунной системы: Т-лимфоциты и В-лимфоциты, обладающие долгосрочной памятью, а также моноциты и натуральные киллеры, реагирующие на угрозы.
Сравнив эпигенетические данные в этих группах, команда составила каталог эпигенетических маркеров, известных как дифференциально метилированные области (ДМО), для каждого типа иммунных клеток.
«Мы обнаружили, что генетические варианты, связанные с заболеваниями, часто влияют на метилирование ДНК в определённых типах клеток, — добавляет первый соавтор исследования Убинь Дин. — Создав карту этих взаимосвязей, мы можем более точно определить, какие клетки и молекулярные пути могут быть затронуты генами, связанными с заболеваниями, открывая новые возможности для целенаправленного лечения».
Разделение эпигенетических изменений
Одним из главных результатов исследования стало различение эпигенетических изменений, связанных с генетикой (gDMR), и тех, которые зависят от жизненного опыта (eDMR). Исследователи заметили, что эти два типа маркеров проявляются в различных областях эпигенома. Генетически унаследованные изменения чаще встречаются в стабильных регионах генов, в то время как изменения, связанные с жизненным опытом, сосредоточены в гибких регуляторных областях, отвечающих за быстрый иммунный ответ.
Эти наблюдения предполагают, что генетика задает долгосрочные программы иммунной системы, в то время как жизненный опыт корректирует реакцию клеток на конкретные обстоятельства. Требуются дополнительные исследования для глубокого понимания влияния этих факторов на иммунный ответ в условиях здоровья и болезни.
«Наш атлас иммунных клеток будет ценным ресурсом для будущих исследований, как инфекционных, так и генетических заболеваний, — подчеркивает Манодж Харихаран, старший научный сотрудник лаборатории Эккера. — Часто мы не можем сразу определить причину заболевания и его тяжесть — наши эпигенетические метки могут служить ориентиром для классификации и оценки этих ситуаций».
Перспективы прогнозирования заболеваний и персонализированной медицины
Результаты исследования демонстрируют, насколько сильное влияние оказывают как генетические, так и жизненные факторы на идентичность клеток иммунной системы. Новый каталог может стать основой для создания более персонализированного подхода к лечению и профилактике заболеваний.
Эккер отмечает, что с увеличением базы данных новых образцов от пациентов, она может помочь в прогнозировании реакции на будущие инфекции. Например, проанализировав данные пациентов с COVID-19, исследователи могут выявить общие защитные eDMR у тех, кто уже перенес инфекцию. Это позволит врачам оценить иммунные клетки вновь заразившихся и проверить наличие защитного маркера. Если его не будет, ученые смогут нацелиться на соответствующие регуляторные пути для улучшения результатов лечения.
«Наша работа закладывает основу для разработки высокоточных методов профилактики инфекционных заболеваний, — заключает Ван. — Мы сможем предсказать реакцию человека на инфекцию ещё до её появления, если когорты и модели будут продолжать расти. Вместо этого мы можем использовать геном для прогнозирования того, как инфекция повлияет на эпигеном, а затем оценить, как эти изменения скажутся на симптомах».
Исследование было поддержано Управлением перспективных исследовательских проектов Минобороны США (DARPA), Национальными институтами здоровья и Национальным фондом науки США.
