Среда, 21 февраля, 2024
ДомойЗдоровьеФрагменты вируса «зомби»: ученые выяснили, как COVID-19 вызывает тяжелые симптомы

Фрагменты вируса «зомби»: ученые выяснили, как COVID-19 вызывает тяжелые симптомы

- Advertisement -

Ученые обнаружили, что фрагменты SARS-CoV-2 могут имитировать компоненты иммунной системы, вызывая тяжелое воспаление. Это исследование предлагает новое понимание лечения COVID-19 и понимания пандемического потенциала будущих коронавирусов.

Фрагменты вируса «зомби» продолжают вызывать воспаление даже после того, как сам вирус был уничтожен.

Многочисленные вопросы остаются без ответа COVID-19 пандемия. Например, что приводит к тяжелым симптомам, проявляющимся у некоторых пациентов SARS-CoV-2, вирус ответственен за COVID-19, по сравнению с обычно более легкими симптомами других коронавирусов? Кроме того, каковы основные причины сохранения необычных симптомов долгое время после того, как вирус был выведен из организма человека?

Теперь мир может начать искать ответы. В исследовании, недавно опубликованном в журнале Труды Национальной академии наука Калифорнийский университет в Лос-АнджелесеМногопрофильная исследовательская группа под руководством исследует один из способов, с помощью которого COVID-19 настраивает иммунную систему, которая имеет решающее значение для поддержания жизни людей, против самого организма, что может привести к смертельному исходу.

Используя разработанную ими систему искусственного интеллекта, авторы исследования отсканировали всю коллекцию белков, вырабатываемых SARS-CoV-2, а затем провели исчерпывающую серию проверочных экспериментов. Ученые обнаружили, что определенные фрагменты вирусного белка, образующиеся после распада вируса SARS-CoV-2 на части, могут имитировать ключевой компонент механизма организма по усилению иммунных сигналов. Их открытия позволяют предположить, что некоторые из наиболее серьезных последствий COVID-19 могут быть результатом чрезмерной стимуляции этими фрагментами иммунной системы, вызывая тем самым безудержное воспаление в самых разных контекстах, таких как цитокиновые штормы и летальное свертывание крови.

Методология исследования и результаты

Исследование возглавил автор-корреспондент Джерард Вонг, профессор биоинженерии инженерной школы Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, а также кафедры химии и биохимии колледжа Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, а также кафедры микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики.

«То, что мы обнаружили, отличается от стандартной картины вирусной инфекции», — сказал Вонг, который также является членом Калифорнийского института наносистем в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. «Учебники говорят нам, что после уничтожения вируса больной хозяин «побеждает», и различные фрагменты вируса можно использовать для подготовки иммунной системы к будущему распознаванию. COVID-19 напоминает нам, что все не так просто.

«Для сравнения, если бы кто-то предположил, что после того, как пища переварится на молекулярные компоненты, ее воздействие на организм закончится, это было бы очень раскрепощающе; Мне не придется беспокоиться о полдюжине пончиков с желе, которые я только что съел. Однако эта простая картина неверна».

Исследовательская группа обнаружила, что фрагменты SARS-CoV-2 могут имитировать врожденные иммунные пептиды — класс иммунных молекул, которые усиливают сигналы для активации естественной защиты организма. Пептиды представляют собой цепочки аминокислоты как белки, только короче. Эти иммунные пептиды могут спонтанно собираться в новые структуры с двухцепочечной структурой. РНКособая форма молекулы, необходимая для построения белков из ДНКобычно обнаруживаемый при вирусных инфекциях или выделяемый умирающими клетками.

Шатер театра отмечает закрытие предприятий и общественной деятельности во время пандемии COVID-19. Фото: Эдвин Хупер/Unsplash

Образующийся гибридный комплекс иммунных пептидов и двухцепочечной РНК запускает цепную реакцию, вызывающую иммунный ответ.

В дополнение к анализу искусственного интеллекта исследователи использовали самые современные методы для выяснения наномасштаб биологические структуры и проводили эксперименты на клетках и животных. По сравнению с относительно безобидными коронавирусами, вызывающими простуду, команда обнаружила, что SARS-CoV-2 содержит гораздо больше комбинаций фрагментов, которые могут лучше имитировать иммунные пептиды человека. В соответствии с этим дополнительные эксперименты с несколькими типами клеток неизменно показывают, что фрагменты коронавируса SARS-CoV-2 вызывают усиленную воспалительную реакцию по сравнению с фрагментами обычного простудного коронавируса. Аналогичным образом, эксперименты на мышах показывают, что фрагменты SARS-CoV-2 вызывают сильный иммунный ответ, особенно в легких.

Полученные результаты могут повлиять на лечение COVID-19 и усилия по выявлению и наблюдению за будущими коронавирусами, способными вызывать пандемии.

«Возможно, мы сможем посмотреть на белковый состав штаммов коронавируса этого года и выяснить, являются ли они потенциально пандемическими или просто вызовут простуду», — сказал Вонг.

Последствия исследования

Вонг и его коллеги сосредоточились на трех фрагментах SARS-CoV-2. Используя метод анализа детальных молекулярных структур, называемый синхротронной рентгеновской дифракцией, они обнаружили, что, как и врожденный иммунный пептид, фрагменты SARS-CoV-2 могут организовывать двухцепочечную РНК в структуры, которые стимулируют иммунную систему.

«Мы увидели, что различные формы остатков уничтоженного вируса могут вновь собираться в эти биологически активные «зомби-комплексы», — сказал Вонг. «Интересно, что человеческий пептид, имитируемый вирусными фрагментами, участвует в ревматоидном артрите, псориазе и волчанке, и что различные аспекты COVID-19 напоминают эти аутоиммунные состояния».

Ученые также измерили весь набор генов, экспрессируемых на клеточном уровне. Проведя сравнение с международными базами данных, команда обнаружила, что профиль экспрессии генов в клетках, подвергшихся воздействию «зомби-комплексов» SARS-CoV-2, очень похож на профиль экспрессии самого COVID-19.

«Что удивительно в результатах экспрессии генов, так это то, что в наших экспериментах не использовалась активная инфекция», — сказал Вонг. «Мы даже не использовали весь вирус — скорее, только около 0,2% или 0,3% — но мы обнаружили этот невероятный уровень согласия, который весьма наводит на размышления».

Полученные данные могут объяснить некоторые особенности инфекции COVID-19.

Например, тот факт, что фрагменты SARS-CoV-2 приводят к чрезмерному воспалению, может помочь объяснить, почему некоторые, казалось бы, здоровые люди переносят тяжелую форму COVID-19. Обычно активность ферментов сильно различается у здоровых людей — уровни различаются примерно в 10 раз. В конечном итоге именно ферменты ответственны за разрезание вирусных частиц на все более мелкие кусочки.

Доказательства того, что сохранение фрагментов SARS-CoV-2 может вызывать заболевание, также подкрепляют новые предположения о том, какие методы лечения могут оказаться многообещающими.

«Наши результаты показывают, что мы сможем управлять COVID-19, ингибируя одни ферменты или усиливая другие», — сказал Вонг. «Можно даже представить стратегию, также основанную на мимикрии, с использованием биологически неактивных приманок, которые достаточно похожи на эти вирусные фрагменты, чтобы конкурировать за двухцепочечную РНК, но образуют комплексы, которые не активируют иммунную систему».

Известно, что остаточные вирусные фрагменты существуют и при других вирусных инфекциях, однако их биологическая активность систематически не изучалась.

Ссылка: «Вирусная загробная жизнь: SARS-CoV-2 как резервуар иммуномиметических пептидов, которые снова собираются в провоспалительные супрамолекулярные комплексы» Юэ Чжан, Вантана Бхарати, Тацуя Докоши, Хайме де Анда, Лорин Туми Урсери, Нихил Н. Кулкарни, Ёсиюки Накамура, Джонатан Чен, Элизабет В.К. Ло, Ламей Ван, Хуа Сюй, Элисон Коуди, Рэймонд Цюрих, Мишель В. Ли, Цутому Мацуи, Хонгкю Ли, Лиана С. Чан, Афина А. Шепмоэс, Мэри С. Липтон, Руй Чжао, Джошуа Н. Адкинс, Джереми Клер, Лэнс Р. Терлоу, Джонатан С. Шислер, Мэтью С. Вольфганг, Роберт С. Хэган, Майкл Р. Йеман, Томас М. Вайс, Синьхуа Чен, Мелоди М. Х. Ли, Виктор Низе, Сильвио Антониак , Найджел Макман, Ричард Л. Галло и Джерард К.Л. Вонг, 2 февраля 2024 г., Труды Национальной академии наук.
DOI: 10.1073/pnas.2300644120

Совместные усилия для этого исследования объединили команду из 24 ведомств и учреждений в особенно сложное время пандемии. Первый автор — Юэ Чжан, бывший научный сотрудник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ныне доцент Университета Вестлейк в Ханчжоу, Китай. Дополнительными соавторами из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе являются докторанты Хайме де Анда, Джонатан Чен и Элизабет Луо; Хонгю Ли из Медицинского центра Харбор-UCLA; Лиана Чан, доцент кафедры медицины Медицинской школы Дэвида Геффена Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; Майкл Йеман, профессор медицины Медицинской школы Геффена и директор Института инфекций и иммунитета Института Лундквиста в Медицинском центре Харбор-UCLA; и Мелоди Ли, доцент кафедры микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики.

Среди старших авторов исследования Рич Галло и Виктор Низе из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Сильвио Антониак и Найджел Макман из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл. Соавторы также сотрудничают с Гарвардской медицинской школой, Стэнфордским источником синхротронного излучения и Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией.

Исследование было поддержано Национальным научным фондом США. Национальные институты здоровьяМинистерство энергетики и институциональные источники финансирования, включая Программу премий за исследования COVID-19 Фонда В.М. Кека Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме