Naukowcy znaleźli sposób na odmłodzenie układu odpornościowego. Eksperymentalna terapia przeciwciałami zastosowana na starych myszach sprawiła, że ich układ immunologiczny stał się młodszy, co pozwala mu lepiej zwalczać infekcje i zmniejszać oznaki stanu zapalnego. Jeśli uda się dostosować terapię tak, by mogli z niej korzystać ludzie, mogłaby ona odwrócić związany z wiekiem spadek odporności, który naraża seniorów na choroby.
Naukowcy od dekad poszukują terapii, która mogłaby spowolnić proces starzenia. W nowych pracach zastosowali eksperymentalną terapię przeciwciałami, która odmłodziła układ odpornościowy starszych myszy, poprawiając zdolność zwierząt do zwalczania infekcji i zmniejszania stanów zapalnych.
Opis i rezultaty badań ukazał się na łamach pisma „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-024-07238-x).
Układ odpornościowy w miarę postępowania procesów starzenia traci na skuteczności. Seniorom trudniej zwalczać infekcje. Gorzej też reagują na szczepienia. Może to wynikać ze zmian w komórkach macierzystych krwi, które mogą przekształcić się w dowolny rodzaj komórek krwi – w tym w niektóre kluczowe elementy układu odpornościowego.
Wraz z wiekiem większa część tych komórek macierzystych ma tendencję do różnicowania się w określony, a nie inny typ komórek odpornościowych. Faworyzowana jest produkcja komórek odpornościowych zwanych komórkami mieloidalnymi, a nie limfocytów. Ten brak równowagi może osłabiać zdolność układu odpornościowego do zwalczania infekcji. Napędza także przewlekłe stany zapalne, które przyspieszają starzenie się i zwiększają ryzyko chorób związanych z wiekiem, takich jak choroby serca, nowotwory i cukrzyca typu 2. Ta zmiana ogranicza zdolność do pełnego reagowania na nowe zagrożenia wirusowe lub bakteryjne i sprawia, że reakcja na szczepienia jest znacznie słabsza niż w przypadku młodszych osób.
Ale nowe badania prowadzone przez naukowców ze Stanford Medicine oraz Rocky Mountain Laboratories, które są częścią National Institute of Health dostarczają obiecujących dowodów na to, że pewnego dnia możliwe będzie wzmocnienie układu odpornościowego osób starszych za pomocą terapii modyfikującej skład komórek układu immunologicznego.
Terapia opracowana przez amerykańskich badaczy w eksperymentach z udziałem starych gryzoni znacznie poprawiła zdolność ich układu odpornościowego do zwalczania infekcji wirusowych. Zwiększyła też reakcję na szczepienie, umożliwiając im walkę z nowym zagrożeniem kilka miesięcy później.
Naukowcy przez lata skrupulatnie śledzili los komórek macierzystych krwi. Uzupełniają one zapasy czerwonych krwinek (które przenoszą tlen z płuc do wszystkich części ciała) i białych krwinek (które są kluczowymi składnikami układu odpornościowego). W 2005 roku odkryli, że populacja komórek macierzystych krwi u myszy zmienia się wraz z ich wiekiem. U młodych myszy istnieje równowaga między dwoma typami komórek macierzystych krwi, z których każdy zasila inną część układu odpornościowego.
Kontakt z patogenami może wywołać dwa rodzaje odpowiedzi immunologicznej. To odpowiedź wrodzona lub nieswoista oraz odpowiedź nabyta, swoista lub adaptacyjna. Część adaptacyjna wytwarza przeciwciała i limfocyty T i B ukierunkowane na określone patogeny, natomiast ta wrodzona wytwarza szerokie reakcje na infekcje, takie jak stan zapalny.
Specyficzność limfocytów B i T pozwala układowi odpornościowemu zachować pamięć. Po zetknięciu się z konkretnym najeźdźcą organizm reaguje szybko i zdecydowanie, jeśli ponownie zobaczy ten sam patogen. Natomiast odporność wrodzona wywołuje stan zapalny, który pomaga organizmowi chronić się przed najeźdźcami, ale może stać się poważnym problemem, jeśli zostanie wywołany niewłaściwie lub będzie nadmierny.
U starszych myszy równowaga ta zostaje przesunięta w stronę prozapalnych, wrodzonych komórek odpornościowych. Podobne zmiany odnotowano w komórkach macierzystych krwi starszych ludzi, a badacze spekulują, że może to prowadzić do zmniejszonej odpowiedzi układu na nowe zagrożenia. To może wyjaśniać, dlaczego osoby starsze są bardziej podatne na poważne infekcje wywołane przez patogeny, takie jak wirusy grypy i SARS-CoV-2, oraz dlaczego reakcje na szczepienia są słabsze niż u młodszych osób.
Badacze wyszli z założenia, że przywrócenie równowagi w populacji komórek macierzystych krwi mogłoby odmłodzić układ odpornościowy. Zespół przetestował to, wytwarzając przeciwciała wiążące się z komórkami macierzystymi krwi, które wytwarzają głównie wrodzone komórki odpornościowe. Następnie podali te przeciwciała starszym myszom, mając nadzieję, że układ odpornościowy zniszczy komórki macierzyste związane przez przeciwciała.
Okazało się, że koncepcja badaczy była słuszna. Leczenie przeciwciałami odmłodziło układ odpornościowy mysich seniorów. Wykazywały one silniejszą reakcję na szczepienie i były w stanie lepiej odeprzeć infekcję wirusową niż starsze myszy z grupy kontrolnej, które nie otrzymały przeciwciał. Leczone myszy wytwarzały również niższy poziom białek związanych ze stanem zapalnym niż ich starsi, nieleczeni koledzy.
- To prawdziwa zmiana paradygmatu — badacze i klinicyści powinni w nowy sposób myśleć o układzie odpornościowym i starzeniu się. W naszych pracach nie tylko zaobserwowaliśmy przesunięcie w kierunku komórek zaangażowanych w odporność adaptacyjną, ale zaobserwowaliśmy także zmniejszenie poziomu białek zapalnych u leczonych zwierząt – powiedział Jason Ross z Uniwersytetu Stanforda.
Kiedy leczone zwierzęta zaszczepiono osiem tygodni później przeciwko wirusowi, z którym wcześniej nie miały kontaktu, ich układ odpornościowy zareagował silniej niż u zwierząt z grupy kontrolnej.
To ważny dowód na to, że różne populacje komórek macierzystych krwi wpływają na starzenie się układu odpornościowego. Ale za pomocą podobnej terapii można by też usunąć z organizmu inne starzejące się komórki lub wywołać reakcje odpornościowe, które wpływają na reakcję na szczepionki i wirusy.
Naukowcy pracują nad podobnym podejściem do przywracania równowagi starzejącym się ludzkim komórkom macierzystym. Ale nawet zakładając wystarczające finansowanie i brak niepowodzeń, upłynie jeszcze kilka lat, zanim będzie można rozpocząć testowanie terapii na ludziach.
W międzyczasie zespół będzie kontynuował badania na myszach, aby dowiedzieć się więcej o innych efektach terapii przeciwciałami, na przykład o tym, czy wpływa ona na częstość występowania nowotworów i chorób zapalnych. - Stary i młody układ krwiotwórczy robi ogromną różnicę. To nie tylko różnica w szpiku kostnym. To różnica w całym ciele – powiedział Irving Weissman, współautor publikacji. - Starsi ludzie po prostu nie wytwarzają wielu nowych limfocytów B i T. Na początku pandemii COVID-19 szybko stało się jasne, że osoby starsze umierają w większej liczbie niż osoby młodsze. Tendencja ta utrzymywała się nawet po udostępnieniu szczepionek. Jeśli uda nam się ożywić starzejący się ludzki układ odpornościowy, tak jak to zrobiliśmy u myszy, może to uratować życie wielu ludzi, gdy pojawi się kolejny globalny patogen - dodał.
Źródło: Stanford University, Nature, New Scientist, fot. PxHere/ CC0