Набори рецепторів B-клітин збіглися у різних людей більше очікуваного

Дослідники з Human Vaccines Project спробували оцінити різноманітність B-клітинних рецепторів окремих людей. Незважаючи на величезний потенціал мінливості, автори статті з'ясували, що у різних людей можна виявити однакові варіанти цих рецепторів. Їх виявилася на два порядку більше, ніж якби це було обумовлено випадковістю.

Щоб бути готовим до зустрічі з будь-яким патогеном організму треба мати напоготові практично нескінченний арсенал рецепторів для їх ідентифікації. Такі рецептори з варіабельними ділянками для розпізнавання окремих антигенів є у імунних B-клітин. При цьому, генів, в точності відповідних таким ділянкам в геномі людини немає. Кількість можливих варіантів рецепторів невідома точно, але однозначно перевершує у багато разів загальне число білок-кодуючих генів у геномі (близько двадцяти тисяч). Це величезне розмаїття виходить за рахунок того, що для виробництва рецепторів з відносно невеликої кількості представлених в геномі варіантів різним чином вибираються і зшиваються сегменти, разом утворюють унікальні послідовності, звані клонотипами. Невелика кількість генів таким чином дає початок неймовірній кількості варіантів рецепторів, дозволяючи імунній системі дізнатися практично будь-якого патогена, в тому числі з тих, з якими вона ніколи ще не зустрічалася.

Дві групи дослідників на чолі з Чинкве Сото (Cinque Soto) поставили перед собою завдання визначити різні послідовності B-клітинних рецепторів у різних людей і порівняти отримані набори між собою. Секвенувати абсолютно всі B-клітини у випробовуваних завдання нереалістичне, але, тим не менш, автори постаралися охопити якомога більше варіантів всередині одного організму. Оскільки навіть для однієї людини у них виходив величезний масив даних, дослідники вирішили поступитися кількістю випробовуваних і обмежилися всього трьома дорослими і трьома новонародженими.

У сумі вони відсеквенували варіабельні ділянки рецепторів з приблизно 40 мільярдів клітин. Як вже говорилося, це далеко не всі B-клітини кожного учасника експерименту. Тим не менш, можна прикинути їх загальну різноманітність в організмі, поступово збільшуючи обсяг узятих в обробку даних і простеживши, як при цьому зростає кількість варіантів і екстраполювавши результат. Середня очікувана кількість унікальних циркулюючих у крові учасників експерименту клонотипів виявилося близько двадцяти п'яти мільярдів. Для початку дослідники вважали за окремий клонотип унікальні послідовності, але, зробивши поправку на часті мутації, це число додатково зменшилося на 35-46% за рахунок угруповання схожих послідовностей.

Несподівано для дослідників набори клонотипів сильно перекривалися між учасниками експерименту. Автори статті змоделювали синтетичні набори і виявилося, що шанс отримати такий великий перетин клонотипів випадково набагато менше - соті частки відсотка замість спостережуваних 1-6 відсотків.

В якості однієї з причин такого несподіваного збігу послідовностей рецепторів у різних людей можна запідозрити те, що ці люди в минулому зустрілися з одними і тими ж патогенами і їх антигенами. Спровокована цим імунна відповідь могла вплинути на набір виявлених варіантів. Проте, при порівнянні наборів дорослих і новонароджених, імунна система яких ще не зазнала впливу середовища, автори статті теж виявили загальні клонотипи, нехай і в трохи меншій кількості. Це говорить про те, що вищевказана причина - як мінімум не єдина і існують інші, які потребують додаткового вивчення.

Ця робота - лише частина проекту Human Vaccines Project. Надалі вони планують подивитися на репертуари рецепторів Т-клітин, різноманітність яких досягається аналогічним способом і описати все розмаїття імунома (за аналогією з іншими -омами так назвали набір всіх молекулярних структур, пов'язаних з роботою імунної системи), а також дослідити закономірності, за якими він працює. Для лікування багатьох захворювань дослідники все частіше безпосередньо залучають до цього імунну систему пацієнта, так що результати проекту можуть виявитися вкрай корисні при розробці нових вакцин і дослідженнях антитіл.