Что происходит на уровне отдельных клеток в первые дни заражения SARS-CoV-2 в легких?
Исследователи из Техасского института биомедицинских исследований и Юго-западного национального исследовательского центра приматов (SNPRC) в сотрудничестве с Вашингтонским университетом в Сент-Луисе выяснили, какие иммунные клетки присутствуют в легких в первые дни заражения SARS-CoV-2, а какие некоторые из этих клеток борются с вирусом. Выводы, опубликованные в Nature Communications на этой неделе, помогут в разработке будущих методов лечения COVID-19.
«Это самый подробный анализ ранней инфекции SARS-CoV-2 на сегодняшний день благодаря новейшим технологиям секвенирования отдельных клеток и животным моделям, разработанным в Texas Biomed и SNPRC», — говорит Дипак Каушал, доктор философии, директор SNPRC и старший автор статьи.
Анализ пролил свет на ключевую загадку пандемии COVID-19: роль класса сигнальных белков, называемых интерферонами I типа (IFN). Во время вирусных инфекций молекулы интерферона действуют как часовые или тревожные колокола, крича: «Предупреждение о вторжении!» другим клеткам, чтобы они могли усилить свои защитные системы. Однако в некоторых отчетах показан более низкий ответ интерферона типа I на SARS-CoV-2, что позволяет вирусу распространяться с большей готовностью. В то же время неконтролируемые интерфероновые «цитокиновые бури» были отличительной чертой тяжелого течения COVID-19.
Ученые пытались выяснить, борется ли интерферон с SARS-CoV-2 или он каким-то образом нарушен, особенно на ранних стадиях инфекции. Выяснение этого важно для разработки методов лечения, направленных на ограничение вредного воспаления, связанного с чрезмерной активностью интерферона, без блокировки его защитных механизмов.
Это новое исследование показывает, что интерферон играет ключевую роль в уничтожении вируса, побуждая другие иммунные клетки , называемые макрофагами, искать и уничтожать вирус. Макрофаги сродни Pac-Man, пожирая зараженные вирусом клетки.
«Наш анализ показывает, что на третий день после заражения в легких имеется огромная популяция макрофагов, составляющая от 80 до 90 процентов всех клеток в дыхательных путях в этот момент», — говорит Дхирадж К. Сингх, доктор философии, сотрудник. ученый из Texas Biomed и автор первой статьи. «Мы также можем сказать, глядя на гены, которые активированы в этих макрофагах, что они специфически реагируют на сигнал интерферона».
Открытие стало возможным благодаря новейшей технологии генетического секвенирования с высочайшим разрешением: секвенированию одноклеточной РНК. Команда секвенировала профили экспрессии генов более чем 170 000 отдельных клеток. Эти профили, которые сообщают им, какие гены включены, а какие выключены, указывают, что собой представляет клетка и что она делает в данный момент. Сингх тесно сотрудничал с Шабааной Хадер, доктором философии, и Максимом Артемовым, доктором философии, и их командами в Вашингтонском университете в Сент-Луисе, чтобы проанализировать и интерпретировать огромное количество необработанных данных с высоким разрешением.
