Выявлены иммунные клетки, присутствующие в легких в первые дни инфекции COVID-19
Исследователи из Техасского биомедицинского исследовательского института и Юго-западного национального центра исследования приматов (SNPRC) в сотрудничестве с Вашингтонским университетом в Сент-Луисе выяснили, какие иммунные клетки присутствуют в легких в первые дни инфекции SARS-CoV-2, и что делают некоторые из этих клеток для борьбы с вирусом. Результаты исследования, о которых на этой неделе сообщается в журнале Nature Communications, помогут разработать будущие методы лечения COVID-19.
"Это самый подробный на сегодняшний день анализ ранней стадии инфекции SARS-CoV-2 благодаря новейшим технологиям секвенирования отдельных клеток и моделям животных, разработанным в Texas Biomed и SNPRC, - сказал 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 (ИФН). Во время вирусных инфекций молекулы интерферона действуют как дозорные или сигнальные колокола, сообщая "Тревога!" другим клеткам, чтобы те могли усилить свои защитные системы. Однако, по некоторым данным, реакция интерферона I типа на SARS-CoV-2 снижена, что позволяет вирусу распространяться быстрее. В то же время, "цитокиновые бури" интерферона были отличительной чертой тяжелой формы COVID-19.
Ученые пытаются выяснить, борется ли интерферон с SARS-CoV-2 или каким-то образом дисрегулируется, особенно на ранних стадиях инфекции. Прояснение этого вопроса важно для разработки методов лечения, направленных на ограничение вредного воспаления, связанного с чрезмерной активностью интерферона, без блокирования его защитных механизмов.
Новое исследование показывает, что интерферон играет ключевую роль в очистке вируса, предупреждая другие иммунные клетки, называемые макрофагами, искать и уничтожать вирус. Макрофаги сродни Пакману, пожирающему клетки, зараженные вирусом.
"Наш анализ показывает, что на третий день после заражения в легких наблюдается огромная популяция макрофагов, составляющая от 80 до 90 процентов всех клеток в дыхательных путях в этот момент", - сказал Дхирадж К. Сингх, доктор философии, штатный научный сотрудник Texas Biomed и первый автор статьи. "Мы также можем сказать, глядя на гены, которые активируются в этих макрофагах, что они специфически реагируют на сигнал интерферона".
Это открытие стало возможным благодаря новейшей технологии генетического секвенирования с самым высоким разрешением: Секвенирование РНК одной клетки. Команда секвенировала профили экспрессии генов более чем 170 000 отдельных клеток.
Эти профили, которые показывают, какие гены повышены или понижены, указывают на то, что представляет собой клетка и что она делает в данный момент. Сингх тесно сотрудничал с Шабааной Хадер, доктором философии, и Максимом Артемовым, доктором философии, и их группами в Вашингтонском университете в Сент-Луисе для анализа и интерпретации огромного количества необработанных данных высокого разрешения.
"Секвенирование РНК существует уже 10 лет, но оно усредняет активность экспрессии генов для всей ткани", - сказал Сингх. "В отличие от этого, новейшее секвенирование РНК в одной клетке может сказать вам, какие гены включены и выключены, скажем, в В-клетках по сравнению с Т-клетками. Это гораздо более специфично".
Но эти данные невозможно было бы собрать без животных моделей. Чтобы получить снимок легочной среды до, во время и после инфекции, ученые собирают у макак-резусов то, что похоже на промывание легких в ключевые моменты времени.
"Часто к тому времени, когда люди обращаются в клинику, когда они заболевают, вирус уже хорошо развит", - сказал Сингх. "Приматы - единственная модель, на которой мы можем наблюдать за ранними острыми реакциями. Это новое исследование является продолжением созданной нами животной модели, что было бы невозможно без щедрого вклада сообщества Сан-Антонио и постоянной поддержки со стороны Управления программ исследовательской инфраструктуры Национальных институтов здравоохранения. Это показывает, что возможно, если создать модель. Вы действительно можете продвигать знания в этой области".
