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-го 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.