Открытие, которое может предотвратить будущую пандемию

В новом исследовании учёные обнаружили белок у млекопитающих, который позволяет артеривирусам проникать в клетки-хозяева, чтобы начать инфекционный процесс. Было также выявлено, что существующее моноклональное антитело, связывающееся с этим белком, защищает клетки от заражения.

Фото: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MERS_Virus_Particles_(42906595955).jpg by NIAID

Артеривирусы широко циркулируют среди различных видов млекопитающих, которые являются их природными хозяевами, таких как приматы, свиньи и лошади. Однако до сих пор вирусы этой группы не были обнаружены у людей. Цель исследования — лучше понять механизмы инфекции артеривирусов и определить потенциальные риски для человека, а также подготовиться к возможному заражению в будущем.

"Важно помнить, что поскольку известные артеривирусы ещё не поражали людей, наша иммунная система абсолютно не готова к ним, и мы не можем полагаться на какой-либо естественный иммунитет", — объясняет доцент ветеринарных бионаук университета штата Огайо и один из авторов исследования Коди Уоррен (Cody Warren).

Уоррен провёл это исследование вместе с доцентом патологии и лабораторной медицины университета Висконсин-Мэдисон Адамом Бейли (Adam Bailey). Результаты были недавно опубликованы в журнале Nature Communications.

Хотя у большинства природных хозяев артеривирусы не вызывают симптомов заболевания, некоторые виды вируса могут провоцировать серьёзные проблемы, такие как пневмония и аборты у беременных свиней, а также геморрагическую лихорадку и энцефалит при переходе между животными-хозяевами.

Эти вирусы также обладают уникальной способностью сохранять долгосрочные инфекции и становиться более агрессивными, когда находят новых хозяев. Это даёт вирусам время на эволюцию и увеличивает их шансы на распространение.

Цель учёных — найти белки в клетках млекопитающих, которые артеривирусы используют в качестве рецепторов для проникновения в клетки и размножения. Бейли использовал метод геномного нокаутирующего скрининга CRISPR, чтобы определить гены, отключение которых делает клетки устойчивыми к инфекции. Скрининг выявил два ключевых гена, FCGRT и B2M, продукты которых образуют рецептор Fc-рецептор, экспрессируемый на поверхности клеток.

Молекула Fc-рецептора выполняет важную функцию по транспортировке антител через плаценту к плоду, но также присутствует в иммунных клетках и клетках, выстилающих стенки сосудов — они и являются мишенью артеривирусов.

Результаты исследования продемонстрировали, что Fc-рецептор используется для проникновения в клетки хозяев как минимум пятью артеривирусами, инфицирующими обезьян, свиней и лошадей, включая три различных штамма обезьяньих артеривирусов, вирус репродуктивного и респираторного синдрома свиней 2 типа (PRRSV-2) и вирус артериита лошадей (EAV).

При отключении основного компонента комплекса Fc-рецептора — гена неонатального Fc-рецептора — вирусная инфекция блокировалась, а предварительная обработка клеток моноклональным антителом к Fc-рецептору защищала клетки от заражения.

Также обнаружено, что у некоторых видов млекопитающих более низкая восприимчивость к инфекциям артеривирусами из-за видоспецифичных особенностей последовательности FcRn. В некоторых случаях это белок может служить барьером для межвидовых инфекций.

Был найден и другой важный белок, CD163, ранее известный как ключевой компонент для проникновения вируса артерита шимпанзе (SHFV) в клетки. Новое исследование показало, что CD163 играет роль в инфицировании большинством артеривирусов, но не может действовать самостоятельно — взаимодействие с Fc-рецептором также необходимо для успешного заражения.

Понимание этих шагов инфекции артеривирусами — важный шаг в изучении вирусной биологии.

"Если мы говорим о биологии вирусов, то понимание механизмов проникновения — одно из самых важных. Если можно нарушить контакт вируса с клеточным рецептором, это создаёт потенциал для новой терапии", — отмечает Уоррен.

Одним из возможных способов борьбы может стать блокировка рецептора — и уже показано, что существующее моноклональное антитело способно останавливать вирусную инфекцию, что является перспективным направлением в подготовке к потенциальной пандемии.

"Если один из этих вирусов адаптируется к человеку, это станет большой угрозой", — сказал Бейли. "Именно это меня и мотивирует".

Уточнения

Ви́рус (лат. virus) — неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри клеток.

Геморрагическая лихорадка — острое лихорадочное заболевание вирусной этиологии.

CRISPR (от англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats — короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами) — особые локусы бактерий и архей, состоящие из прямых повторяющихся последовательностей, которые разделены уникальными последовательностями (спейсерами).

Неонатальный Fc-рецептор — рецептор Fc-фрагмента IgG, продукт гена человека FCGRT.

F_c-рецептор — белок, расположенный на поверхности нескольких видов клеток иммунной системы (естественных киллеров, макрофагов, нейтрофилов и тучных клеток) и принимающий участие в её защитных реакциях.