В журнале Cell вышла работа исследователей из Школы инженерии и прикладных наук и Медицинской школы Перельмана, в которой они раскрыли математическую природу одной из самых древних иммунных систем — системы комплемента. Это белковая сеть, которая отвечает за «пропуск» или «уничтожение» чужеродных объектов в теле, включая микробы и лекарства.
Система комплемента работает как сторожевой барьер, но может быть двойственным агентом. В ряде случаев она ошибочно атакует собственные ткани, например, при инсульте, усиливая повреждения. Причина — утечка белков через поврежденные сосуды, что запускает реакцию против мозга.
Команда ученых применила методы математического моделирования, дифференциальные уравнения и лабораторные опыты с липосомами — мельчайшими жировыми каплями, имитирующими патогены. Они выяснили, что активация комплемента зависит от расстояния между белками на поверхности — если они расположены слишком далеко, система не срабатывает. Но как только достигается критический порог плотности — начинается цепная реакция, как при лесном пожаре.
Это явление описывается через физику перколяции — теорию, изучающую, как что-то распространяется по среде. Именно она объясняет, почему иммунный ответ может быть мощным, а может быть едва заметным, и как система «принимает решение» без центрального управления.
Теперь исследователи надеются применить те же принципы к другим сетям организма — например, свертыванию крови или иммунным взаимодействиям при терапии. А еще — проектировать лекарства, которые не активируют иммунитет по ошибке.
Понимание того, как иммунная система «решает» атаковать, важно не только в контексте защиты от вирусов и бактерий, но и в борьбе с грибковыми инфекциями, особенно опасными для людей с ослабленным иммунитетом. Ранее Наука Mail рассказала о вакцине, которая способна не только лечить, но и предотвращать грибковые заболевания, потенциально снижая нагрузку на иммунную систему и расширяя возможности профилактики.