Назад
В рамках сотрудничества с участием Национальных лабораторий по изучению новых инфекционных заболеваний (NEIDL), Центра регенеративной медицины (CReM) и Центра сетевой системной биологии (CNSB) ученые представили первую карту молекулярных реакций клеток легких человека на инфекцию SARS-CoV-2.
Комбинируя биоинженерные альвеолярные клетки человека со сложными, высокоточными технологиями масс-спектрометрии, исследователи определили белки в клетках легких уровень которых изменяется при заражении SARS-CoV-2, что дает представление о патологии заболевания и новых терапевтических целях для блокирования COVID-19.
Они обнаружили, что критический тип модификации белка, называемый "фосфорилирование", становится нарушенным в этих инфицированных клетках легких. Фосфорилирование белков играет важную роль в регулировании функции белка внутри клеток организма и фосфорилирование является высоко-контролируемыми процессом в случае нормальных/здоровых клеток. Однако они обнаружили, что SARS-CoV-2 вызывает аномальные изменения в количестве белков и частоте фосфорилирования белков внутри клеток. Эти аномальные изменения помогают вирусу размножаться, в конечном итоге разрушая клетки, что в итоге может привести к обширному повреждению легких.
По словам исследователей, как только вирус SARS-CoV-2 попадает в клетки легких, он быстро начинает эксплуатировать основные ресурсы клетки, необходимые для ее нормального роста и функционирования. "Вирус использует эти ресурсы для размножения, уклоняясь от атаки иммунной системы организма. Затем образуются новые вирусы, которые впоследствии выходят из истощенной и поврежденной клетки легких, оставляя их для самоуничтожения. Эти новые вирусы заражают другие клетки, где повторяется тот же самый цикл", - объясняет автор Эндрю Эмили.
Ученые исследовали альвеолярные клетки легких в период от одного до 24 часов после инфицирования SARS-CoV-2, чтобы понять, какие изменения происходят в клетках легких сразу же, через один, три и шесть часов после инфицирования и какие изменения происходят позже (через 24 часа после инфицирования). Затем эти изменения сравнивали с незараженными клетками. Все белки из инфицированных и незараженных альвеолярных клеток, соответствующие различным временным точкам, извлекались и маркировались уникальными метками со штрих-кодом, называемыми "метками тандемной массы". Эти метки, которые могут быть точно определены только масс-спектрометром, позволяют проводить надежную количественную оценку количества белков и фосфорилирования в клетках.
"Наши результаты показали, что по сравнению с нормальными/незараженными клетками легких, инфицированные SARS-CoV-2 клетки легких показали резкие изменения в количестве тысяч белков и фосфорилирующих событий", - говорит Даррелл Коттон.
"Более того, наши данные также показали, что SARS-CoV-2 индуцирует значительное количество этих изменений уже через час после заражения и закладывает основу для полного захвата клеток легких хозяина", - добавляет соавтор исследования Эльке Малбергер.
"Существуют важные биологические особенности, характерные для клеток легких, которые не воспроизводятся другими типами клеток, обычно используемых для изучения вирусной инфекции", - сказал Эндрю Уилсон, соавтор исследования. "Изучение вируса в контексте клеточного типа, который наиболее поврежден у пациентов, вероятно, даст понимание, которое мы не смогли бы увидеть в других модельных системах".
Исследователи также проанализировали свои данные для определения перспективных возможностей лечения КОВИД-19 и обнаружили, что по крайней мере 18 ранее существовавших клинически одобренных препаратов (разработанных первоначально для других медицинских состояний/заболеваний) могут быть потенциально перепрофилированы для использования в терапии КОВИД-19. Эти препараты продемонстрировали исключительную перспективность в блокировании пролиферации SARS-CoV-2 в клетках легких.
Исследователи считают эту информацию бесценной и прокладывают путь для новой, потенциально перспективной, экономически эффективной и экономящей время терапевтической стратегии борьбы с КОВИД-19.
Результаты опубликованы в журнале Molecular Cell https://www.sciencedirect.com/...
