Назад
Еще в самом начале пандемии COVID-19 ученые установили как SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, проникает внутрь клеток, чтобы вызвать инфекцию.
Все современные вакцины против COVID-19 и терапевтические средства на основе антител были разработаны таким образом, чтобы нарушить путь проникновения с использованием рецептора ACE2.
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили, что одна из мутаций дает SARS-CoV-2 способность проникать в клетки другим путем - таким, который не требует наличия ACE2. Способность использовать альтернативный путь проникновения открывает возможность уклонения от антител или вакцин против COVID-19, но исследователи пока не нашли доказательств такого уклонения. Тем не менее, это открытие показывает, что вирус может изменяться неожиданным образом и находить новые способы вызывать инфекцию. Исследование опубликовано 23 июня в журнале Cell Reports.
"Эта мутация произошла в одном из мест, которое сильно меняется по мере циркуляции вируса в человеческой популяции", - говорит соавтор исследования Себла Кутлуай, доцент кафедры молекулярной микробиологии. "В большинстве случаев альтернативные рецепторы и факторы прикрепления просто усиливают ACE2-зависимый вход. Но в данном случае мы обнаружили альтернативный способ инфицирования ключевого типа клеток - клеток легких человека - и то, что вирус приобрел эту способность благодаря мутации, которая, как мы знаем, возникает в популяции. Это то, о чем нам определенно нужно знать больше".
Находка была сделана случайно. В прошлом году Кутлуай и соавтор работы М. Бен Мейджор планировали изучить молекулярные изменения, происходящие внутри клеток, инфицированных SARS-CoV-2. Большинство исследователей изучают SARS-CoV-2 в клетках почек приматов, поскольку вирус хорошо в них растет, но Кутлуай и Майор посчитали важным провести исследование в клетках легких или других клетках, похожих на те, которые заражаются естественным путем. Чтобы найти более подходящие клетки, способные выращивать SARS-CoV-2, Кутлуай и Майор проанализировали 10 клеточных линий легких и головы и шеи.
"Единственная клетка, которую удалось инфицировать, была та, которую я включил в качестве отрицательного контроля", - сказал Майор. "Это была клеточная линия рака легких человека, в которой не было обнаружено ACE2. Так что это был большой сюрприз".
Кутлуай, Майор и их коллеги обнаружили, что вирус, который они использовали для экспериментов, мутировал. Изначально вирус был получен от пациента из штата Вашингтон, но в процессе выращивания в лаборатории он приобрел мутацию, которая привела к изменению одной аминокислоты в позиции 484 в белке шипа вируса. SARS-CoV-2 использует спайк для присоединения к ACE2, и позиция 484 является горячей точкой для мутаций. Различные мутации в этой позиции были обнаружены в вариантах вируса, полученных от людей и мышей, а также в вирусе, выращенном в лаборатории. Некоторые мутации, обнаруженные в образцах вируса, взятых у людей, идентичны тем, которые Кутлуай и Мейджор обнаружили в своем варианте. Альфа- и бета-варианты вызывающие беспокойство имеют мутации в позиции 484, хотя эти мутации различны. "Эта позиция эволюционирует с течением времени в человеческой популяции и в лаборатории", - отметил Майор. Учитывая наши и другие данные, возможно, что вирус находится под селективным давлением, чтобы попасть в клетки без использования ACE2".
"По многим причинам страшно предположить, что население планеты борется с вирусом, который может диверсифицировать механизмы, с помощью которых он инфицирует клетки".
Чтобы определить, позволяет ли способность использовать альтернативный путь проникновения вируса избежать антител или вакцин против COVID-19, исследователи проверили панели антител и сыворотки крови с антителами людей, которые были вакцинированы против COVID-19 или выздоровевших. Наблюдались некоторые различия, но в целом антитела и сыворотки крови были эффективны против вируса с данной мутацией. Пока неясно, задействуется ли альтернативный путь в реальных условиях, когда люди подвергаются заражению вирусом SARS-CoV-2. Прежде чем исследователи смогут приступить к решению этого вопроса, они должны найти альтернативный рецептор, который вирус использует для проникновения в клетки.
"Возможно, что вирус использует АСЕ2 до тех пор, пока у него не закончатся клетки с АСЕ2, а затем он переключается на использование этого альтернативного пути", - говорит Кутлуай. "Это может иметь значение для организма, но, не зная рецептора, мы не можем сказать, каким будет это значение".
Майор добавляет: "Именно в этом направлении мы сейчас и движемся. Что собой представляет этот рецептор? Если это не ACE2, то что это?".
Maritza Puray-Chavez et al. Систематический анализ инфекции SARS-CoV-2 у ACE2-негативной клетки дыхательных путей человека (аннотация).
Варианты спайка (S) SARS-CoV-2 определяют трансмиссивность, чувствительность к вакцинации и тяжесть заболевания. В ходе поиска новых моделей инфекции SARS-CoV-2 мы выявили клетки аденокарциномы легких человека H522, которые, несмотря на полное отсутствие экспрессии ACE2, были естественным образом восприимчивы к инфекции SARS-CoV-2. Примечательно, что для заражения H522 требуется вариант E484D S; вирусы, экспрессирующие S дикого типа, не инфекционны. Анти-S моноклональные антитела по-разному нейтрализуют SARS-CoV-2 E484D S в клетках H522 по сравнению с клетками, экспрессирующими ACE2.
Сыворотки вакцинированных людей блокируют этот альтернативный механизм проникновения, тогда как сыворотки выздоровевших менее эффективны. Хотя рецептор H522 остается неизвестным, истощение поверхностных гепарансульфатов блокирует инфекцию H522. Транскриптомное и протеомное профилирование выявило изменения в клеточном цикле и противовирусном ответе клеток хозяина, включая MDA5-зависимую активацию сигнала интерферона I типа.
Эти данные свидетельствуют об альтернативном рецепторе клетки-хозяина для варианта E484D SARS-CoV-2, что может повлиять на тропизм SARS-CoV-2 и, следовательно, на патогенез заболевания человека.
