Разработан новый метод оценки иммунного ответа на инфекцию COVID-19

Команда ученых Калифорнийского университета в Дэвисе использовала динамическую позитронно-эмиссионную томографию всего тела (ПЭТ), чтобы впервые получить изображение иммунного ответа человеческого организма на инфекцию COVID-19 у выздоравливающих пациентов. Их работа, опубликованная в журнале Science Advances и на портале Medical Xpress, может привести к лучшему пониманию того, как иммунная система организма реагирует на вирусные инфекции и вырабатывает долгосрочную защиту от повторного заражения¹.

Исследователи использовали ПЭТ-сканер всего тела uEXPLORER. Это инновационная технология визуализации, разработанная в Калифорнийском университете в Дэвисе в сотрудничестве с United Imaging Healthcare.

Динамическая ПЭТ предполагает введение пациенту очень небольших количеств радиоактивных индикаторов с последующей непрерывной визуализацией в течение определенного периода времени. По сути, это позволяет создать видеофильм, показывающий кинетику радиоактивного индикатора (распределение во времени) внутри организма. Затем математические модели могут быть применены для извлечения биологически значимой информации.

ПЭТ-сканеры всего тела обеспечивают одновременную динамическую визуализацию и кинетическое моделирование всех органов тела. Они обладают значительно более высокой чувствительностью, чем обычные ПЭТ-системы. Это приводит к улучшению качества изображения и позволяет использовать более низкие дозы радиоактивных индикаторов.

"Динамическая ПЭТ всего тела в настоящее время является единственной доступной технологией с приемлемой дозой облучения, которая позволяет проводить неинвазивные количественные измерения распределения иммунных клеток и их перемещения внутри всех тканей у живых людей", - сказал первый автор.

В исследовании впервые используется динамическая ПЭТ и кинетическое моделирование для измерения распределения CD8+ Т-клеток у людей.

Авторы включили в исследование трех здоровых людей и пять пациентов, выздоравливающих от инфекции COVID-19. У выздоравливающих пациентов были легкие или умеренно выраженные симптомы, и они не были госпитализированы.

Команда ввела участникам небольшое количество жидкости, которая содержит радиотрейсер immunoPET (89Zr-Df-Crefmirlimab), нацеленный на CD8 человека. Для каждого участника команда провела динамическое 90-минутное сканирование сразу после введения радиотейсера, 60-минутное сканирование через шесть часов и 60-минутное сканирование через 48 часов после инъекции.

Исследователи измерили активность радиотрейсера в крови и тканях на ПЭТ-изображениях. Они провели кинетическое моделирование, чтобы разделить влияние кровообращения на ткани. Это позволило им измерить поглощение радиоактивных индикаторов в тканях независимо от того, когда была сделана визуализация, и различий в крови каждого участника.

Исследование показало высокое содержание CD8+ Т-клеток в лимфоидных органах всех участников. Наибольшее поглощение наблюдалось в селезенке, за ней следовали костный мозг, печень, миндалины и лимфатические узлы.

Наиболее значимым открытием стало повышение концентрации CD8+ Т-клеток в костном мозге выздоравливающих пациентов с COVID по сравнению со здоровыми лицами из контрольной группы. При последующей визуализации (полученной через 6 месяцев после заражения) эти концентрации у выздоравливающих пациентов были несколько выше, чем те, которые были получены примерно через 2 месяца после заражения (исходный уровень) во всех областях костного мозга.

"Костный мозг был идентифицирован как основной пул и предпочтительное место для пролиферации CD8+ Т-клеток памяти после вирусной инфекции. Этот перенос Т-клеток памяти в определенные ткани, такие как костный мозг, имеет решающее значение для развития иммунной памяти после вирусной инфекции", - объяснил ведущий автор.

"Что принципиально важно в этом исследовании, так это то, что оно продемонстрировало потенциал ПЭТ всего тела для оценки распределения Т-клеток по всему организму человека с качеством изображения, необходимым для детального моделирования, и с дозой облучения, которая достаточно мала, чтобы обеспечить ее широкое применение для изучения иммунного ответа у людей", - пишет рецензент статьи.

Команда указала на множество потенциальных возможностей применения этого метода. Он может быть использован для изучения иммунного ответа во время вирусной инфекции, иммунной памяти после вирусной инфекции и оценки реакции на лечение у онкологических больных. Его также можно использовать для исследования инфекционных заболеваний, аутоиммунных заболеваний и реакций на трансплантацию – для прогнозирования, а также для разработки терапии и вакцин.