Совсем недавно, благодаря пандемии COVID-19, стало очевидно, что разные люди могут по-разному переносить одну и ту же инфекцию. У некоторых развиваются легкие симптомы, в то время как другие могут попасть в больницу с тяжелыми формами заболевания. Это разнообразие результатов поднимает важный вопрос: почему два человека, столкнувшиеся с одним и тем же вирусом, реагируют на него столь по-разному?
Ответ заключается в различиях как в генетическом фоне (унаследованных генах), так и в жизненном опыте (влиянии окружающей среды, включая инфекции и вакцинации). Эти факторы формируют поведение клеток, меняя их под воздействием эпигенетических модификаций, которые определяют активность генов без изменения самой ДНК.
Исследовательская группа из Института Солка представила обширный эпигенетический каталог, который показывает, как наследственные и жизненные факторы влияют на разные типы клеток иммунной системы. База данных, опубликованная в журнале Nature Genetics 27 января 2026 года, предоставляет новые сведения о причинах разнообразия иммунных ответов у различных людей и открывает перспективы для разработки индивидуализированных методов лечения.
«Наши иммунные клетки сохраняют молекулярную запись, основанную как на генах, так и на жизненном опыте, и эти два аспекта формируют иммунную систему по-разному, — комментирует старший автор исследования Джозеф Эккер, профессор, зав. кафедры генетики Международного совета Солка и научный сотрудник Института медицины Говарда Хьюза. — Наша работа демонстрирует, как инфекции и факторы окружающей среды оставляют длительный эпигенетический след, влияющий на поведение клеток иммунной системы. Понимая это влияние на клеточном уровне, мы можем связывать как генетические, так и эпигенетические факторы риска с определенными клетками, вовлеченными в развитие заболеваний».
Что такое эпигеном и его значение
В каждой клетке человеческого тела содержится идентичная ДНК, однако клетки могут выполнять различные функции, что зависит от эпигенетических маркеров — маленьких молекулярных меток, которые регулируют активацию или деактивацию определенных генов. Все такие маркеры в совокупности образуют эпигеном клетки.
В отличие от ДНК, эпигеном подвержен изменениям с течением времени. Некоторые эпигенетические характеристики определяются наследственными генетическими различиями, а другие формируются в результате жизненного опыта. Оба этих аспекта влияют на клетки иммунной системы, но до настоящего времени ученым не было известно, как именно наследственные и жизненные факторы формируют эпигенетические изменения в иммунных клетках.
«Споры о влиянии наследственности и среды уже долгое время ведутся как в биологии, так и в обществе, — говорит первый соавтор Вэньльян Ван из лаборатории Эккера. — Мы стремились выяснить, как именно эти факторы влияют на клетки нашего иммунитета и общее состояние здоровья».
Как жизненный опыт оставляет след в иммунных клетках
Чтобы понять влияние генетики и жизненного опыта, исследователи проанализировали образцы крови 110 пациентов с разнообразными данными. Эти образцы отражали широкий спектр генетических вариантов и жизненного опыта, включая инфекции гриппом, HIV-1, MRSA, MSSA и SARS-CoV-2, вакцинации против сибирской язвы и контакт с фосфорорганическими пестицидами.
В ходе исследования команда изучила четыре основных типа клеток иммунной системы. Т-лимфоциты и В-лимфоциты известны своей долговременной иммунной памятью, в то время как моноциты и естественные киллеры быстро реагируют на угрозы. Сравнив эпигенетические профили этих клеток, ученые создали обширный каталог эпигенетических маркеров, называемых дифференциально метилированными областями (ДМО), для каждого типа клеток иммунной системы.
Мы заметили, что генетические варианты, связанные с болезнями, часто действуют, изменяя метилирование ДНК в конкретных типах клеток, — объясняет первый соавтор Убинь Дин, постдок в лаборатории Эккера. — Создав карту этих взаимосвязей, мы можем более точно определить, какие клетки и молекулярные пути могут быть повреждены генами, связанными с заболеваниями, что открывает новые возможности для целенаправленного лечения.
Разделение эпигенетических изменений по типу наследования
Ключевым достижением этого исследования стало различение эпигенетических изменений, связанных с генетикой (gDMR), и тех, что обусловлены жизненным опытом (eDMR). Ученые обнаружили, что эти два типа маркеров проявляются в различных областях эпигенома. Изменения, унаследованные генетически, чаще встречаются в стабильных геномных регионах, особенно в долгоживущих Т- и В-лимфоцитах. В то время как изменения, связанные с опытом, сосредоточены в гибких регуляторных областях, отвечающих за быстрый иммунный ответ.
Эти закономерности указывают на то, что генетика закладывает долговременные программы иммунитета, в то время как жизненный опыт корректирует реакцию иммунных клеток на конкретные обстоятельства. Потребуются дополнительные исследования, чтобы полностью понять, как эти факторы воздействуют на иммунную систему в условиях нормального здоровья и при заболеваниях.
«Наш атлас иммунных клеток человеческой популяции станет ценным ресурсом для будущих исследований, направленных на понимание инфекционных и генетических заболеваний, включая диагностику и прогнозирование, — добавляет первый соавтор Манодж Харихаран, старший научный сотрудник лаборатории Эккера. — При возникновении заболеваний мы часто не можем сразу определить причины и степень их тяжести, но разработанные нами эпигенетические маркеры могут создать основу для классификации и оценки этих ситуаций».
Перспективы прогнозирования заболеваний и персонализированной медицины
Результаты исследования подчеркивают влияние как генетических, так и жизненных факторов на формирование идентичности клеток иммунной системы и поведение всего иммунного ответа. Новый каталог может служить основой для разработки более индивидуализированного подхода к лечению и профилактике заболеваний.
Эккер отмечает, что по мере накопления данных от новых пациентов, этот ресурс может помочь в прогнозировании реакций на будущие инфекции. Например, если будет получено достаточное количество данных о пациентах с COVID-19, исследователи смогут выявить, что у тех, кто уже перенес инфекцию, есть общие защитные eDMR. Врачи смогут исследовать иммунные клетки вновь заразившихся пациентов и проверить наличие защитных маркеров. Если их не окажется, это может стать основанием для разработки новых методов лечения с помощью целенаправленного воздействия на соответствующие регуляторные пути.
«Наша работа закладывает основу для создания высокоточных стратегий профилактики инфекционных заболеваний, — заключает Ван. — В отношении COVID-19, гриппа и других инфекций мы сможем предсказать, как человек отреагирует на инфекцию, даже до её появления, поскольку данные и модели будут продолжать расширяться. Мы сможем использовать геном для прогнозирования влияния инфекции на эпигеном и, соответственно, на симптомы».
Исследование проводилось при поддержке Управления перспективных исследовательских проектов Минобороны США (DARPA), Национальных институтов здоровья и Национального фонда науки США.
