Szimulációs szoftvert dolgoztunk ki az adaptív immunválasz tanulmányozása céljából

Kerepesi Csaba, az MTA SZTAKI Big Data Lendület Kutatócsoportjának tudományos munkatársa és szerzőtársai – Szabados Tamás (BME), Bakács Tibor (MTA Rényi) –  új közleményükben bemutatják a MiStImm szimulációs szoftvert, amely alkalmas az adaptív immunválasz saját/nem-saját megkülönböztetésének elemzésére. Első alkalmazásként egy olyan elméleti immunológiai modellt igazoltak számítógépes szimulációk segítségével, amely segíthet hatékonyabbá tenni a rák immunterápiát. A publikáció a  rangos "Theoretical Biology and Medical Modelling" című folyóiratban jelent meg.

Ahhoz, hogy jobban megértsük az immunrendszer rendkívül összetett folyamatait – az in vivo és in vitro kísérletek mellett – matematikai modellezésre és számítógépes szimulációkra is egyre inkább szükség van. Az immunitás egyik kulcspontja a saját/nem-saját megkülönböztetés. Az immunrendszer finomhangolt egyensúlyt tart fent a saját tolerálása és a nem-saját támadása közt. Ha az egyensúly felborul autoimmun reakció lép fel. Az immun-tolerancia és intolerancia közti érzékeny egyensúlyra jó példa a rák immunterápia, ahol a forradalmian új kezelésekkel úgy tudják befolyásolni az immunrendszer komponenseit, hogy azok a tumort támadják. Nem véletlen, hogy a 2018-as orvosi Nobel-díjat az „immun ellenőrzési pont gátló” mechanizmusok feltárásáért adták, amely lehetővé tette a rák immunterápiát. Sajnos az immunrendszer manipulálása ma még súlyos mellékhatásokkal is jár. A kutatások egyik fő iránya annak megértése, hogy miért vannak súlyos autoimmun mellékhatások és hogyan lehetne mérsékelni őket. Az általunk fejlesztett MiStImm szimulációs szoftver fő célja éppen az, hogy ebben segítsen.

A MiStImm ágens alapú modellezési technikával képes szimulálni az adaptív immunválasz egyes elemeit: T-sejteket, B-sejteket, antitesteket, veszély-szignálokat, interleukinokat, saját sejteket, idegen antigéneket. Ezek a komponensek egy dinamikus immun hálózat csúcsait alkotják, amelyben a kapcsolatokat az csúcspárok közti potenciális interakciók reprezentálják. Az immun hálózat diszkrét lépésekben változik véletlen események által vezérelve a fogantatástól indulva. Kezdetben inicializálhatunk egy elméleti immun modellt és megadhatjuk, mikor milyen fertőzést injektálunk a rendszerbe. A MiStImm első alkalmazásaként két különböző immun modellt szimuláltunk és vizsgáltuk mennyire hatékonyak a saját/nem-saját megkülönböztetés terén. Az egyik model a „hagyományos” immun modell, a másik pedig a szerzők által korábban javasolt „One-signal model” számítógépes változata. A szimulációs eredmények magyarázatot adnak a rák immunterápia súlyos, nem várt mellékhatásaira és utat mutatnak hatékonyabb kezelésekhez.

A teljes cikk ezen a linken olvasható, a MiStImm software pedig innen tölthető le.

immune