Пандемия COVID-19 наглядно показала, что люди реагируют на одну и ту же инфекцию совершенно по-разному. У одних развиваются легкие симптомы, а другие сталкиваются с серьезными осложнениями. Это разнообразие реакций вызывает важный вопрос: почему две личности, подвергшиеся воздействию одного и того же патогена, так различаются в своей реакции?
Секрет кроется в различиях генетического кода и жизненного опыта, которые влияют на поведение клеток в процессе эпигенетических модификаций. Эти молекулярные изменения помогают определить, какие гены активны, а какие — нет, тем самым формируя функционирование клеток без изменений в ДНК.
Команда ученых из Института Солка создала обширный эпигенетический каталог, который иллюстрирует, как наследственные черты и жизненные события воздействуют на различные типы клеток иммунной системы. Этот каталог, опубликованный в журнале Nature Genetics 27 января 2026 года, предоставляет новые сведения о причинах разнообразия иммунного ответа у людей и подсказывает направления для разработки специфических терапий.
«Наши иммунные клетки фиксируют молекулярные записи о наших генах и жизненном опыте. Эти два аспекта формируют иммунную систему по-разному, — говорит Джозеф Эккер, старший автор исследования и профессор на кафедре генетики Международного совета Солка. — Эта работа демонстрирует, что инфекции и факторы окружающей среды могут оставлять длительные эпигенетические следы, влияющие на активность клеток иммунитета. Исследуя это влияние на уровне отдельных клеток, мы можем начать связывать генетические и эпигенетические риски с конкретными клетками иммунной системы, где начинается заболевание».
Эпигеном: что это и почему это важно
Каждая клетка в организме содержит одну и ту же ДНК, однако клетки могут значительно различаться по внешнему виду и функции. Это разнообразие частично управляется эпигенетическими маркерами — мелкими молекулярными метками, которые прикрепляются к ДНК и регулируют активность генов. Все эти маркеры составляют эпигеном клетки.
В отличие от ДНК, эпигеном может изменяться со временем. Некоторые эпигенетические характеристики формируются в результате наследственности, а другие — под влиянием жизненного опыта. Оба эти фактора воздействуют на клетки иммунной системы, но до сих пор не было ясно, как именно они влияют на формирование эпигенетических изменений.
«Дискуссии о наследственности и среде — это давняя тема как в биологии, так и в обществе, — говорит Вэньльян Ван, один из соавторов исследования. — Мы стремились выяснить, как эти два аспекта проявляются в клетках иммунной системы и их влияние на здоровье человека».
Как жизненный опыт оставляет след на иммунных клетках
Чтобы проанализировать влияние генетики и жизненного опыта, исследовательская группа изучила образцы крови 110 пациентов с разными показателями. Эти образцы отражали широкий спектр генетических вариантов и жизненных опытов, включая воздействия различных инфекций и вакцинаций.
Ученые исследовали четыре основных типа клеток иммунной системы, среди которых Т-лимфоциты и В-лимфоциты, обладающие долгосрочной иммунной памятью, а также моноциты и натуральные киллеры, которые быстро реагируют на угрозы. Сравнив эпигенетические данные этих клеток, команда составила обширный каталог эпигенетических маркеров для каждого типа.
Мы обнаружили, что генетические варианты, связанные с болезнями, часто влияют на метилирование ДНК в определенных типах клеток, — поясняет Убинь Дин, один из авторов работы. — Создание карты этих связей позволяет нам более точно определять, какие клетки и молекулярные пути могут быть затронуты генами, связанными с риском заболеваний, открывая новые возможности для целенаправленного лечения».
Разделяя эпигенетические изменения по источнику
Одним из главных достижений исследования стало разделение эпигенетических изменений на те, что связаны с генетикой (gDMR), и те, что вызваны жизненным опытом (eDMR). Ученые установили, что эти два типа маркеров сосредоточены в различных областях эпигенома. Генетически унаследованные изменения чаще встречались в стабильных регионах генов, особенно в долгоживущих Т- и В-лимфоцитах. В то время как изменения, связанные с опытом, сосредоточены в гибких регуляторных областях, которые контролируют быстрые иммунные реакции.
Эти закономерности подразумевают, что генетика закладывает основы долгосрочных программ иммунного ответа, тогда как опыт помогает адаптировать реакцию иммунных клеток к конкретным условиям. Необходимы дополнительные исследования, чтобы полностью понять, как эти факторы влияют на иммунную систему в состоянии здоровья и при наличии заболеваний.
«Наш атлас клеток иммунной системы будет прекрасным ресурсом для будущих исследований в области механизмов инфекционных и генетических заболеваний, включая диагностику и прогнозирование, — добавляет Манодж Харихаран, еще один соавтор исследования. — Часто, когда человек заболевает, мы не можем сразу определить причину и степень тяжести. Наши эпигенетические маркеры могут стать основой для классификации и оценки таких ситуаций».
Перспективы прогнозирования заболеваний и персонализированной медицины
Результаты исследования подчеркивают, насколько сильно генетика и жизненный опыт формируют идентичность клеток иммунной системы и их функционирование. Новый каталог может стать основой для разработки индивидуализированного подхода к лечению и профилактике.
Эккер отмечает, что по мере накопления новых образцов данных о пациентах это может помочь в прогнозировании их реакции на будущие инфекции. Например, если будет собрано достаточное количество данных от пациентов с COVID-19, исследователи смогут выявить общие защитные eDMR у тех, кто уже перенес инфекцию. Затем врачи смогут анализировать иммунные клетки вновь заразившихся, чтобы проверить наличие этих защитных маркеров. Если их не обнаружится, ученые смогут сосредоточиться на смежных регуляторных путях для улучшения лечения.
«Наша работа закладывает основу для разработки высокоточных стратегий профилактики инфекционных заболеваний, — заключает Ван. — Что касается COVID-19, гриппа и многих других инфекций, мы сможем в будущем предсказать, как человек отреагирует на инфекцию, даже до ее возникновения, благодаря растущим когортах и моделям. Мы сможем использовать геном для предсказания воздействия инфекции на эпигеном, а затем оценить, как эти изменения скажутся на симптомах».
Исследование было поддержано Управлением перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), Национальными институтами здоровья и Национальным научным фондом США.
