В России создали математическую модель иммунного ответа - Открытая Дубна

Исследователи центра математического моделирования в разработке лекарств Сеченовского университета совместно с коллегами из Института вычислительной математики РАН и компанией «СимургФарм» разработали математическую модель В-клеточного иммунного ответа.

Она поможет лучше понять, как возникают ревматоидный артрит, сахарный диабет 1 типа, рассеянный склероз и другие аутоиммунные заболевания – те, при которых организм по ошибке начинает бороться с собственными тканями. Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Immunology (Quantitative systems pharmacology model of B cell immune response in mouse).

В-клеточный иммунитет играет ключевую роль в защите организма. Именно В-клетки производят антитела, которые нейтрализуют вирусы и бактерии. Но при аутоиммунных заболеваниях те же самые клетки начинают вырабатывать аутоантитела, атакующие организм.

«Сегодня накоплено много экспериментальных данных, объясняющих динамику В-клеточного ответа, но целостной картины до сих пор не было, – поясняет Ярослав Угольков, младший научный сотрудник ИВМ РАН. – Математическое моделирование позволяет объединить эти данные воедино и увидеть системный процесс».

Разработанная модель описывает весь жизненный цикл В-клеток в организме: как поддерживается их равновесие (гомеостаз), как они активируются в лимфоидных органах, как превращаются в клетки, производящие антитела, как мигрируют в костный мозг и распределяются в периферических тканях.

Анализ модели показал, какие факторы сильнее всего влияют на силу иммунного ответа. Например, ключевую роль играет первая встреча наивной В-клетки с антигеном – именно она определяет, какие типы клеток будут присутствовать в тканях. Также важно микроокружение в костном мозге: оно влияет на способность клеток производить антитела. В перспективе новая модель поможет разработчикам создавать новые лекарства для лечения аутоиммунных заболеваний.

«При создании новых препаратов от аутоиммунных заболеваний разработчики сталкиваются с серьезной проблемой: лекарство может отлично работать у одних пациентов и почти не помогать другим, – отметил Кирилл Песков, руководитель центра математического моделирования в разработке лекарств Сеченовского университета. – Причина – высокая изменчивость иммунного ответа. Наша модель позволяет объяснить причины этой вариабельности и учесть их уже на этапе планирования клинических исследований».

Разработанная модель относится к области количественной системной фармакологии. Ее можно расширять, добавляя новые заболевания и механизмы действия лекарств. А главное – на ней уже сейчас можно проводить виртуальные эксперименты и оценивать, как различные факторы повлияют на иммунный ответ. По словам разработчиков, такие эксперименты – без проведения дорогостоящих и длительных лабораторных исследований, – позволят ускорить разработку инновационных лекарств.