Białka gospodarza współtworzą bariery gatunkowe chroniące przed zakażeniami wirusowymi
Uważa się, że większość koronawirusów ludzkich powstała w wyniku przeniesienia ich z organizmów zwierzęcych i zaadaptowała się do organizmu ludzkiego gospodarza. Pomimo tego, że większość z nich powoduje łagodne zakażenia górnych dróg oddechowych, koronawirus zespołu ciężkiej ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV), koronawirus bliskowschodniego zespołu oddechowego (MERS-CoV) oraz najnowszy koronawirus (nCoV2019) z Wuhan w Chinach wykazały, że potencjał koronawirusów jest wysoce chorobotwórczy.
Genetyczne badanie przesiewowe służące do identyfikacji czynników ograniczających zakażenie koronawirusem
W ramach projektu COV RESTRIC, przy wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie”, zbadano mechanizmy, które pozwalają koronawirusom pokonywać bariery gatunkowe. „Naszym celem było określenie, które mechanizmy w organizmie gospodarza zapobiegają przenoszeniu wirusów pomiędzy różnymi gatunkami i określenie konkretnych czynników biorących udział w tym procesie”, wyjaśnia koordynator projektu, Volker Thiel, profesor wirusologii na Uniwersytecie Berneńskim. Jego zespół pracował nad hipotezą, że czynniki ograniczające prowadzą do ograniczenia replikacji wirusów u innych gatunków. Zakażenia odzwierzęce stają się możliwe, gdy wirusy omijają przeciwwirusowe mechanizmy ograniczające i dostosowują swoje strategie do warunków panujących w organizmie nowego gospodarza. Aby określić, które białka w organizmie gospodarza ograniczają replikację koronawirusa, naukowcy połączyli najnowocześniejsze technologie z genetycznym badaniem przesiewowym prowadzonym na kilkuset genach stymulowanych interferonem (ISG). ISG kodują efektory przeciwwirusowe, które mogą działać na wirusa jak czynniki ograniczające i są elementem odpowiedzi stymulowanej przez interferon typu I znanej z ochronnej roli przeciw patogenom. Genetyczne badanie przesiewowe ujawniło szereg genów, które mogą ograniczać replikację różnych wariantów koronawirusów w różnych komórkach gospodarza. Jedno konkretne białko gospodarza, antygen limfocytu 6E (LY6E), wykazało wysoką skuteczność w blokowaniu procesu przenikania koronawirusa do komórek gospodarza. Naukowcy badali zachowanie LY6E poprzez testowanie ortologicznych genów makaka królewskiego, myszy, nietoperza i wielbłąda. Co ciekawe, wszystkie ortologiczne warianty tego genu hamowały proces zakażenia koronawirusem ludzkim, co wskazuje na to, że ta funkcja LY6E jest zachowana niezależnie od gatunku. Ponadto naukowcy potwierdzili działanie przeciwwirusowe LY6E w różnych modelach zakażenia koronawirusem ludzi i myszy, w których zaobserwowano zdolność tego białka gospodarza do ochrony komórek odpornościowych przed różnymi wirusami, w tym MERS-CoV i SARS-CoV. Zwierzęta, u których nie występuje LY6E, wykazywały podatność na zakażenie koronawirusem, poważnie szkodzące makrofagom i limfocytom B.
Znaczenie kliniczne wyników projektu COV RESTRIC
Wyniki projektu COV RESTRIC wskazują na obecność pewnych białek gospodarza, które w szczególny sposób chronią komórki odpornościowe przed zakażeniem wirusowym. „Co najważniejsze, nasza praca podkreśla znaczenie ochrony komórek odpornościowych przed zakażeniem wirusowym”, podkreśla Stephanie Pfänder, członkini programu „Maria Skłodowska-Curie”. Plany na przyszłość obejmują wyjaśnienie mechanizmu, za sprawą którego LY6E zapewnia szeroką ochronę przeciwwirusową. Wstępne dane wskazują, że białko działa, blokując przedostawanie się wirusa do komórki, ale konieczne jest przeprowadzenie dalszych doświadczeń w celu zbadania działania LY6E w kontekście wzajemnego oddziaływania komórek odpornościowych podczas odpowiedzi immunologicznej. Partnerzy planują również zbadać inne geny kandydujące do miana ISG ograniczających replikację koronawirusa. Nowe działanie hamujące ISG LY6E wobec wysoce chorobotwórczych koronawirusów może prowadzić do nowych strategii ochrony komórek odpornościowych przed zakażeniem. Biorąc pod uwagę ciężki przebieg choroby i wysoką śmiertelność związaną z zakażeniem SARS-CoV i MERS-CoV oraz niedawne pojawienie się nowego koronawirusa w Wuhan (Chiny) w 2019 roku, projekt COV RESTRIC ma istotne znaczenie kliniczne. Jeśli chodzi o przyszłość, Thiel przewiduje, że „szersze wykorzystanie wiedzy na temat wewnętrznych mechanizmów obrony gospodarza zachowanych u różnych gatunków mogą posłużyć opracowaniu nowych opcji leczenia przeciwko innym wirusom”.
Słowa kluczowe
COV RESTRIC, koronawirusy, CoV, geny stymulowane interferonem, ISG, zakażenie odzwierzęce, LY6E, SARS-CoV, MERS-CoV, 2019-nCoV, koronawirus
