Генетик РУДН обнаружил белок бифидобактерий, который способен снимать воспаление при COVID-19 и других болезнях
Если возникает опасность, клетки организма подают своеобразный сигнал «SOS». Он передается другим клеткам, что вызывает ответ иммунитета — возникает воспаление. Призывом к действию служат особые пептиды — противовоспалительные цитокины. Иногда цитокинов вырабатывается слишком много — возникает так называемый цитокиновый шторм, когда иммунная реакция становится опасной и даже смертельной для организма. Такое наблюдается, например, при тяжелом течении COVID-19. При этом патогенные бактерии умеют обходить защитные системы организма — с помощью специальных белков они захватывают цитокины и уменьшают воспаление. До сих пор для ученых оставалось вопросом, могут ли таким же образом влиять на воспалительный процесс бифидобактерии — полезные симбиотические организмы, населяющие кишечник. Биолог РУДН впервые продемонстрировал, каким образом и через какие механизмы это происходит у бифидобактерий.
Исследователи провели эксперимент и изучили, как поверхностный белок FN3 бифидобактерии Bifidobacterium longum может блокировать, или связывать, цитокины. FN3 участвует в прикреплении клеток к различным поверхностям, в том числе к стенкам кишечника, покрытым слизью. Кроме того, он имеет два белково-углеводных фрагмента (фибронектиновых домена), которые похожи на рецепторы человеческих цитокинов. В ходе эксперимента биолог РУДН выяснил, что FN3 способен связывать цитокин TNF-α — один из главных факторов цитокинового шторма.
Чтобы понять, какие именно цитокины может связывать FN3, биологи применили иммунофлуоресцентный анализ ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay) на белковом фрагменте с фибронектиновым доменом. На подложке закрепляли антитела, которые взаимодействуют только с FN3, а затем добавляли последовательно фрагмент белка FN3, цитокины и антитела к ним, связанные с флуоресцентной меткой. В результате успешного связывания получается «бутерброд» — антитело-FN3-цитокин-антитело.
Из четырех исследованных цитокинов разных классов эффективное связывание наблюдалось только для TNF-α из класса факторов некроза опухоли. Тот факт, что поверхностные белки бифидобактерий могут «узнавать» отдельные классы цитокинов, поддерживает теорию, согласно которой эти бактерии способны регулировать иммунитет.
Такие исследования особенно важны для понимания формирования иммунитета у новорожденных — почти весь их кишечный микробиом представлен бифидобактериями. Также биологи считают, что фрагмент белка FN3, специфичный к фактору некроза опухоли, поможет уменьшить эффект цитокинового шторма у тяжелых пациентов, страдающих от коронавируса.
«Изучение цитокинсвязывающих свойств белков микроорганизмов становится все более актуальным в текущей эпидемиологической ситуации. Один из наиболее значимых компонентов патогенеза тяжелой коронавирусной болезни COVID-19 — неконтролируемое воспаление, цитокиновый шторм. Селективное связывание TNF-α, одного из ключевых факторов воспаления, фрагментом белка FN3 Bifidobacterium longum открывает перспективы в разработке новых препаратов, направленных на замедление этого цитокина при неконтролируемом воспалении. Уже принято решение о максимально быстром проведении доклинических исследований препарата на основе FN3 белка для предотвращения воспалительных процессов различных органов при COVID-19 инфекции», — доктор биологических наук Валерий Даниленко, профессор РУДН.
В исследовании принимали участие ученые из Научно-исследовательского института вакцин и сывороток имени И. И. Мечникова и Института общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН.
Результаты опубликованы в журнале Anaerobe.
Кандидат биологических наук, доцент института экологии РУДН Всеволод Павшинцев разрабатывает инновационную методику, которая позволяет оценивать состояние пресных водоёмов с помощью рыбок данио-рерио и искусственного интеллекта. Проект, поддержанный грантом университета, призван перейти от простого химического анализа воды к пониманию того, как загрязнители воздействуют на живые организмы.
Доцент кафедры наноэлектроники и микросистемной техники РУДН Екатерина Гостева возглавляет междисциплинарный проект по разработке технологии наноструктурирования поверхности имплантатов. Её цель — сделать приживление имплантатов быстрым, надёжным и доступным для самых разных групп пациентов.
В институте экологии РУДН реализуется масштабный междисциплинарный проект в области экологической химии и материаловедения. Учёные работают над созданием высокоэффективных сорбентов на основе природных материалов для обезвреживания опасных загрязнителей окружающей среды.
Проект объединяет фундаментальные исследования на стыке химии, материаловедения и экологии и соответствует стратегическим целям развития науки и технологий Российской Федерации.