18 лютого, 2021
SARS-CoV-2 використовує захист імунної системи для реплікації
Імунна система насправді хоче боротися із SARS-CoV-2 противірусними сигнальними молекулами. Але дослідницька група з Шаріте і Центру молекулярної медицини (MDC) дослідила, як така сигнальна молекула може сприяти реплікації вірусу. Результати були опубліковані в журналі EMBO Molecular Medicine.
Більшість людей, заражених SARS-CoV-2, здатні одужати без госпіталізації, навіть якщо наявні важкі симптоми захворювання. Деякі з пацієнтів мають легкий перебіг. Але близько десяти відсотків хворих потребують інтенсивних методів лікування в умовах лікарні.
Припущення про те, що слабка імунна система є причиною важкого перебігу COVID-19, сьогодні видається недалекоглядним. Особливо за критичного прогресування імунна система працює під сильним тиском, але не встигне контролювати вірус.
Вчені з Берліна спостерігали, як SARS-CoV-2 використовує механізм захисту імунної системи для захоплення клітини слизових оболонок і розмноження в них.
«Це може дати нам частину пояснення того, чому у деяких людей імунна система не справляється з регулюванням або перемогою над інфекцією», – говорить доктор Джуліан Х’юбергер, науковець відділу гепатології та гастроентерології в Шаріте – медичному департаменті Університету Берліна.
Д-р Х’юбергер є провідним автором дослідження та членом дослідницької групи Еммі Ноетер на чолі з доктором Майклом Сігалом у Шаріте та Берлінському інституті біології медичних систем (BIMSB), що входить до Центру молекулярної медицини Макса Дельбрюка в Асоціації Гельмгольца (MDC).
Дослідницька група співпрацювала із вченими з Інституту інфекційної біології Макса Планка (MPIIB), Вільного університету Берліна і Гонконгського університету.
SARS-CoV-2 використовує оборонний механізм як порт входу
Власне, людський організм має дуже ефективний захисний механізм проти інфекційних агентів, заснований на взаємодії різних імунних клітин. Т-клітини відіграють важливу роль у цьому – коли вони стикаються з вірусами в організмі, то знищують уражені клітини.
Т-клітини також виділяють сигнальну молекулу інтерферон-гамма (IFN-γ). З одного боку, IFN-γ бореться з інфекційними агентами, з другого – залучає інші імунні клітини до джерела інфекції.
Тепер Х’юбергер і його колеги показали, як SARS-CoV-2 може перетворити цей захисний механізм, опосередкований IFN-γ, на свою користь. Крім імунних клітин, клітини слизової оболонки організму також реагують на IFN-γ, утворюючи більше рецепторів ангіотензинперетворювального ферменту 2 (АПФ2). Вірус SARS-CoV-2 використовує рецептори AПФ2 як порт для входу в клітини. Заражені клітини зі свого боку генерують більше АПФ2. Таким чином, як IFN-γ опосередковані реакції епітеліальних клітин, так і сам вірус посилюють реплікацію SARS-CoV-2.
Диференціація клітин спостерігається в органоїдах товстої кишки
У пацієнтів, заражених SARS-CoV-2, іноді проявляються шлунково-кишкові симптоми. Для того, щоб спостерігати імунний каскад у кишкових клітинах, Х’юбергер культивував органоїди людської товстої кишки. Органоїд – це свого роду міні-орган у чаші Петрі розміром зі шпильку.
Органоїди товстої кишки походять із біопсії кишечника. Вони ростуть у тривимірно розташованих одиницях і реплікують фізіологію клітин слизової оболонки в кишковому тракті людини.
«Органоїди товстої кишки є дуже корисним інструментом. Ми можемо використовувати їх для вивчення складної взаємодії різних сигнальних шляхів, які контролюють диференціацію клітин від стовбурових клітин до спеціалізованих епітеліальних клітин», – зазначив д-р Джуліан Х’юбергер.
Вчені вперше застосували культури клітин кишечника з IFN-γ, щоб імітувати імунну відповідь організму. Згодом вони заразили органоїди SARS-CoV-2. Використовуючи аналіз експресії генів і мікроскоп лазерного сканування – спеціальний оптичний мікроскоп, який сканує точку вибірки по пунктах, науковці змогли виміряти збільшення експресії AПФ2 в органоїдах. Крім того, кількісна полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) виявила збільшення реплікації вірусу.
Іншими словами, збільшення IFN-γ означає збільшення AПФ2, а отже, більше вірусів можуть потрапити в клітини. Таким чином, імунна відповідь і реакція поверхневих клітин на інфекцію прокладають шлях SARS-CoV-2 до клітин.
Регулювання надмірної реакції IFN-γ за допомогою ліків
«Ми припускаємо, що сильна імунна відповідь може підвищити сприйнятливість клітин слизової оболонки до SARS-CoV-2. Якщо концентрація IFN-γ вища від самого початку або інфекція викликає надмірне вироблення IFN-y, віруси, ймовірно, легше потрапляють у клітини. Однак умови, за яких це насправді відбувається, все ще повинні бути досліджені у клінічних випробуваннях», – говорить керівник дослідження доктор Майкл Сігал.
Результати дослідження несуть ідею нового підходу до лікування важких форм COVID-19. Доктор Х’юбергер вважає: «Однією з можливих стратегій може бути регуляція відповіді IFN-γ за допомогою медикаментів». Однак для цього спочатку потрібен дуже детальний аналіз механізмів, що лежать в основі реакції IFN-γ.
Джерело: Study shows how SARS-CoV-2 uses an immune system defense for replication (news-medical.net)