Nowe badania pozwalają rozszyfrować fazę latencji ludzkiego wirusa cytomegalii
Ludzki wirus cytomegalii (HCMV) jest pewnego rodzaju ciekawostką. Przez miliony lat ewoluował razem z naszymi przodkami, zainfekował większość populacji na świecie i co roku powoduje ciężkie choroby u setek tysięcy noworodków i osób dorosłych z obniżoną odpornością. Chociaż ten rodzaj opryszczki wydaje się wiedzieć o nas wszystko, nasza wiedza na jego temat wciąż pozostaje niepełna. „Nasza wiedza na temat zmian zachodzących w komórkach zainfekowanych HCMV pochodzi z badań skupiających się na cyklu litycznym – etapie replikacji, który prowadzi do śmierci komórki gospodarza. Regulacja potranskrypcyjna i faza latencji infekcji, kiedy to pacjent nie wykazuje objawów, są nadal słabo poznane”, mówi Noam Stern-Ginossar, stypendystka ERBN i kierownik projektu Profile Infection (Unravelling changes in cellular gene expression during viral infection). Uzupełnienie tych luk mogłoby oznaczać poszerzenie naszej wiedzy na temat podstawowych aspektów interakcji między wirusem i gospodarzem. Pozwoliłoby to odkryć nowe sposoby leczenia, a nawet ujawnić nieznane dotąd zasady biologii komórkowej. Na szczęście powstanie nowatorskich metod głębokiego sekwencjonowania umożliwia obecnie naukowcom podjęcie tych wyzwań oraz przeprowadzenie analiz dotyczących biologii HCMV w zakresie dotąd niespotykanym. Właśnie tego zadania podjęła się Stern-Ginossar i jej zespół. Praca naukowców polegała na wdrożeniu nowych technologii. W ramach pierwszego kroku, wykorzystali oni profilowanie rybosomów (głębokie sekwencjonowanie fragmentów mRNA ochranianych przez rybosom), aby zidentyfikować i monitorować ekspresję genów podczas infekcji. To umożliwiło szybką i dokładną analizę systemową powstałych białek. Równocześnie zespół monitorował mRNA w trakcie przebiegu infekcji. Badacze obserwowali zmiany w efektywności translacji genów gospodarza w czasie infekcji. Co równie ważne, wykorzystali najnowsze metody sekwencjonowania RNA, aby sprawdzić ekspresję RNA w pojedynczych komórkach, co pozwoliło im zbadać fazę latencji HCMV. „Mieliśmy wyjątkową możliwość mapowania transkrypcji wirusa w pojedynczych, zainfekowanych komórkach, dzięki czemu mogliśmy odróżnić »hałas lityczny« od etapu faktycznego uśpienia”, wyjaśnia Stern-Ginossar.
Nowy paradygmat
Jednym z kluczowych odkryć projektu jest nieoczekiwane podobieństwo między ekspresją genów powiązaną z fazą latencji a cyklem litycznym wirusa – choć na znacznie niższych poziomach ekspresji. To zauważalne odstępstwo od dotychczas przeważających poglądów na temat fazy latencji HCMV. „Dotychczas sądzono, że tylko niektóre geny są objęte programem transkrypcyjnym właściwym dla fazy latencji”, dodaje Stern-Ginossar. „Poprzez zastosowanie systemowego i obiektywnego podejścia do sekwencjonowania RNA pojedynczej komórki, pokonaliśmy nieodłączne zastrzeżenia dotyczące systemów modeli in vitro i przedstawiliśmy nową rzeczywistość”. Stern-Ginossar uważa, że w dłuższej perspektywie molekularne rozdzielenie zależności między wirusem i komórką gospodarza w fazie latencji utoruje drogę do opracowania nowych strategii terapeutycznych. Przed zakończeniem projektu, badaczka i jej zespół zamierzają również zająć się innym kluczowym pytaniem. „Musimy zrozumieć, co sprawia, że wirus pozostaje uśpiony tylko w niektórych komórkach, oraz które elementy biologiczne zarządzają reaktywacją z fazy latencji”, przekonuje. Prace są już zaawansowane i będą prowadzone także po zakończeniu projektu ERBN. Dalsze plany obejmują kontynuację prac nad rozszyfrowaniem determinantów gospodarza i wirusa, które zarządzają fazą latencji lub cyklem litycznym infekcji. „Planujemy zbadać, czy te same determinanty biorą również udział w reaktywacji z fazy latencji, będącej zasadniczo stanem nieaktywności. Ta wiedza zdecydowanie poszerzy zakres procesów, na które można ukierunkować leczenie, aby uniknąć niszczących skutków reaktywacji HCMV”, podsumowuje Stern-Ginossar.
Słowa kluczowe
Profile Infection, wirus cytomegalii, HCMV, mRNA, lityczny, latencja, wirus opryszczki
