Лаборатория биологии и медицины

Наша цель: трансляция фундаментальных исследований иммунной системы в разработку новых подходов управления инфекционными заболеваниями.

Направления исследований

Исследование механизмов формирования протективного иммунного ответа

Инфекционные заболевания продолжают оставаться значимой социальной проблемой, а наилучшим методом контроля распространения инфекций на сегодняшний день является вакцинация, широкое распространение которой в XX веке позволило существенно снизить смертность от инфекций. Однако в настоящее время вакцинация и противодействие инфекциям продолжают оставаться вопросами, требующими постоянного внимания как эпидемиологов, так и инфекционистов и иммунологов. Изобретение первой вакцины Эдвардом Дженнером в 1796 году открыло широкий пласт для дальнейших исследований, однако более подробно трактовать основы и особенности развития иммунных реакций стало возможно лишь в конце XX века с открытием разнообразия иммунных клеток, особенностей их функций и пластичности.

Ответ иммунитета может быть очень разноплановым – как негативным, так и позитивным с точки зрения защиты от инфекции. Поэтому следует особо акцентировать внимание на формировании именно протективного иммунного ответа. Одной из основных задач лаборатории инфекционной иммунологии является изучение механизмов формирования протективного иммунного ответа, а также способов оценки протективности иммунитета.

Для реализации данного проекта в лаборатории используются методики пробоподготовки антигена, включая сведение антигена с адъювантом, иммунизация модельных животных, разделение крови на фракции, оценка гуморального иммунного ответа с помощью комплекса методов иммуноферментного анализа, в т.ч. нейтрализующей активности антител, масс-спектрометрия, оценка показателей клеточного ответа иммунной системы как в экспериментах in vitro на клеточных моделях 2D и 3D, так и в экспериментах in vivo современными подходами системной иммунологии, методами проточной цитофлуориметрии, клеточного сортинга, ELISPOT, иммуноферментного анализа, и оценка уровня экспрессии цитокинов иммунными клетками, ELISPOT, проточная цитометрия и клеточный сортинг.

Прикладное значение данных исследований немаловажно, так как позволяет оценивать, прогнозировать и модулировать иммунный ответ против инфекционных заболеваний на основании полученных данных.

Изучение побочных эффектов специфического иммунного ответа

Последние данные свидетельствуют о том, что иммунный ответ может быть не просто полезным, но патологическим, приводящим к усилению инфекции. Причем это может быть связано не только с инфекцией непосредственно при заболевании, когда чрезмерная иммунная реакция приводит к развитию аутоиммунного процесса – т.е. к атаке иммунитета на собственные клетки хозяина, но и с долгосрочными патологическими побочными эффектами после перенесенных инфекционных заболеваний, например, повсеместно наблюдаемые сегодня и обусловленные COVID-19 (так называемый постковидный синдром, или ПКС (англ. Post-COVID, PTC), персистирующий ковид, или лонг-ковид. Последние исследования показывают, что это связано не столько с патологиями и дисфункциями, которые возникают непосредственно во время заболевания, но в значительной степени именно с негативным воздействием иммунного ответа на инфекцию, как, например, при выработке низкоавидных антител на антигены вируса и их связыванием с нормальными белками хозяина. Также побочные эффекты могут быть вызваны дисбалансом звеньев клеточного иммунного ответа на инфекцию, который может приводить к развитию аутоиммунной реакции, потере толерантности клеток к иммунному ответу. Связь данных патологий сейчас является предметом активных исследований.

Изучение фундаментальных основ формирования указанных эффектов имеет несомненную практическую значимость, поскольку предотвращение пост-инфекционных осложнений, рациональный дизайн вакцинных препаратов и снижение временных затрат на их апробацию способствуют как улучшению качества жизни и сохранению здоровья и благополучия населения, так и снижает риски, связанные с возможностью неэффективных разработок новых кандидатных вакцинных препаратов.

Оценка протективности и безопасности потенциальных вакцинных препаратов

В период наиболее острого начального периода пандемии COVID-19, обществу потребовалась быстрая реакция на новую инфекцию. Поэтому методы эпидемиологического контроля были достаточно серьезными и включали меры по локдауну. Но в последующем стало понятно, что в силу высокой контагиозности необходим ответ, в первую очередь, с точки зрения приобретения популяционного иммунитета. Экстренно одобренные вакцинные препараты получили повсеместное одобрение и стали активно использоваться на практике с целью достижения популяционного иммунитета. Ключевым звеном в клинических и доклинических исследованиях новых препаратов стала оценка протективности формирующегося иммунного ответа.

На основе исследований механизмов протективности иммунного ответа исследователи по всему миру смогли быстро отобрать те иммунные корреляты протективности, которые позволили с достаточной степенью уверенности спрогнозировать эффективность вакцин на практике. Для COVID-19 очень быстро стало понятно, что вирулентность данного патогена значительно снижается в случае нейтрализации вируса антителами против поверхностного белка Spike, поэтому первоначальный дизайн большинства практически используемых вакцин включает в себя данный белок. Позднее стали понятны и детали данного протективного специфического иммунного ответа: белок Spike связывается своим рецептор-связывающим доменом с клеткой человека через рецептор ACE-2. Блокирование данного взаимодействия препятствует проникновению SARS-CoV-2, вируса вызывающего COVID-19, внутрь клетки человека, и таким образом снижает вирулентность вируса или вовсе предотвращает инфекцию. Таким образом, изучение протективности привело к возникновению вакцин нового поколения на основе RBD-антигена – субъединичных вакцин. В рамках лаборатории изучаются особенности таких вакцин нового поколения.

Научные интересы

Выявление и изучение иммунных детерминант восприимчивости и протективности при инфекционных заболеваниях.
Изучение иммунологической регуляции инфекционных, воспалительных и аутоиммунных заболеваний.
Математический и биоинформатический анализ и моделирование функций иммунитета.
Механизмы клеточно-опосредованного иммунного ответа и иммунопатологии. Роль антигенпрезентирующих клеток и Т-клеточного звена.
Изучение роли В-клеток памяти, репертуара и функции антител.
Влияние коинфекции на иммунный ответ, восприимчивость и тяжесть заболеваний.
Использование подходов системной иммунологии для разработки и тестирования кандидатных вакцинных препаратов.

Методы, применяемые в лаборатории

Биоинформатический анализ последовательностей и структур белковых молекул, в т.ч. методы рационального дизайна вакцин.
Методы подготовки антигена и сведение его с адъювантом, формуляция вакцинных препаратов и подбор доз.
Методы синтеза потенциальных белков-антигенов.
Иммунизация модельных животных, работа с выделенными биопрепаратами и пробоподготовка для анализа.
Иммуноферментный анализ, оценка уровня специфических антител и нейтрализующей активности.
Количественная ПЦР для оценки уровня экспрессии цитокинов.
Работа с культурами иммунных клеток – in vitro 2D, 3D культивирование.
Проточная цитофлуориметрия, иммунофенотипирование, клеточный сортинг.
Оценка клеточного иммунитета методом ELISPOT.