Исследование показывает, как SARS-CoV-2 использует защиту иммунной системы для репликации

Иммунная система на самом деле хочет бороться с SARS-CoV-2 с помощью противовирусных сигнальных молекул. Но исследовательская группа из Charité и MDC теперь показала, как такая сигнальная молекула может способствовать репликации вируса. Результаты опубликованы в журнале EMBO Molecular Medicine.

Большинство людей, инфицированных SARS-CoV-2, могут вылечиться от болезни в домашних условиях, даже если они могут испытывать очень тяжелое прогрессирование болезни. У некоторых симптомы отсутствуют. Но около десяти процентов пострадавших настолько серьезно заболевают, что их приходится лечить в больнице.

Предположение, что за серьезным прогрессированием стоит слабая иммунная система, недальновидно. Особенно с критическими прогрессиями, иммунная система работает под сильным давлением, но не может контролировать вирус.

Исследовательская группа из Берлина наблюдала, как SARS-CoV-2 использует защитный механизм иммунной системы, чтобы все активнее захватывать клетки слизистой оболочки тела и размножаться там. Их исследование только что появилось в журнале EMBO Molecular Medicine.

"Это может дать нам часть объяснения того, почему иммунной системе трудно регулировать или даже побеждать инфекцию у некоторых людей, "говорит доктор Джулиан Хойбергер, научный сотрудник отделения гепатологии и гастроэнтерологии в Шарите - Медицинское отделение Университета Берлина.

Он является первым автором исследования и членом исследовательской группы Эмми Нётер, возглавляемой доктором Майклом Сигалом из Шарите и Берлинского института медицинской системной биологии (BIMSB), часть Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка в Ассоциации Гельмгольца (MDC).

Для исследования, исследовательская группа сотрудничала с исследователями из Института биологии инфекций Макса Планка (MPIIB), Свободный университет Берлина, и Гонконгский университет.

SARS-CoV-2 использует защитный механизм в качестве порта входа

На самом деле, человеческий организм имеет очень эффективный защитный механизм от захватчиков, основан на взаимодействии различных иммунных клеток. Т-клетки играют в этом важную роль:когда они сталкиваются с вирусами в организме, они разрушают пораженные клетки.

Они также секретируют сигнальную молекулу гамма-интерферона (IFN-γ). С одной стороны, IFN-γ борется с инфекционными агентами. С другой стороны, он вызывает на сцену другие иммунные клетки.

Хойбергер и его коллеги показали, как SARS-CoV-2 может превратить этот защитный механизм, опосредованный IFN-γ, в свою противоположность. Ведь помимо иммунных клеток, клетки слизистой оболочки тела также реагируют на IFN-γ, образуя больше рецепторов ACE2.

SARS-CoV-2 нуждается в этих рецепторах ACE2 в качестве порта входа в клетки. Зараженные клетки, по очереди, сделайте больше ACE2. В этом случае, как IFN-γ ответ эпителиальных клеток, так и сам вирус усиливают инфекцию SARS-CoV-2.

Дифференцировка клеток наблюдается в органоидах толстой кишки

У пациентов, инфицированных SARS-CoV-2, иногда проявляются желудочно-кишечные симптомы. Чтобы наблюдать иммунный каскад в клетках кишечника, Хойбергер культивировал органоиды толстой кишки человека. Органоид - это своего рода мини-орган в чашке Петри, размером с булавочную головку.

Органоиды толстой кишки основаны на клетках, взятых из кишечной биопсии. Они растут в виде трехмерно расположенных единиц и воспроизводят физиологию клеток слизистой оболочки кишечного тракта человека.

<цитата>

Эти органоиды толстой кишки - очень полезный инструмент. Мы можем использовать их для изучения сложного взаимодействия различных сигнальных путей, которые контролируют дифференцировку клеток от стволовых до специализированных эпителиальных клеток ».

Доктор Джулиан Хойбергер, Ученый, Отделение гепатологии и гастроэнтерологии, Charité - Universitätsmedizin Berlin

Сначала ученые обработали культивированные кишечные клетки IFN-γ, чтобы имитировать иммунный ответ организма. Затем они заразили органоиды SARS-CoV-2. Используя анализ экспрессии генов и лазерный сканирующий микроскоп - специальный оптический микроскоп, который сканирует образец точка за точкой - они смогли измерить повышенную экспрессию ACE2 в органоидах. Кроме того, количественная полимеразная цепная реакция (ПЦР) выявила повышенное производство вируса.

Другими словами, больше IFN-γ означает больше ACE2. Больше ACE2 означает, что в клетки может проникнуть больше вирусов. Чем больше вирусов попадает в клетки, тем больше вирусов производится. Таким образом, иммунный ответ и реакция поверхностных клеток на инфекцию открывают путь для SARS-CoV-2.

Уравновешивание чрезмерного ответа на IFN-γ с помощью лекарств

«Мы предполагаем, что сильный иммунный ответ может повысить восприимчивость клеток слизистой оболочки к SARS-CoV-2, "говорит руководитель исследования, Доктор Майкл Сигал. Он управляет желудочно-кишечным барьером, Лаборатория регенерации и канцерогенеза в Шарите и MDC, гастроэнтеролог в Шарите.

"Если концентрация IFN-γ выше с самого начала или инфекция вызывает очень чрезмерное производство IFN-γ, вирусы, вероятно, легче проникают в клетки ». условия, при которых это действительно происходит, еще предстоит изучить в ходе клинических испытаний.

Результаты исследования несут идею подхода к лечению тяжелых курсов COVID-19, Хойбергер считает:«Одной из возможных стратегий могло бы быть уравновешивание ответа IFN-γ с помощью лекарств». Тем не мение, для этого сначала потребуется очень подробный анализ механизмов, лежащих в основе ответа IFN-γ.

• Комбинированная терапия дает клинические преимущества при немелкоклеточном раке легкого на ранней стадии
• Изменения микробиома кишечника помогают пациентам с меланомой реагировать на иммунотерапию