Badanie grypy nietoperzy rzuca nowe światło na choroby odzwierzęce
Nowo odkryty wirus grypy nietoperzy (H18N11) podważył dotychczasowe założenia dotyczące sposobu, w jaki wirusy grypy typu A (IAV) uzyskują dostęp do komórek gospodarza. Wynika to z faktu, że białka powierzchniowe tego konkretnego wirusa wykazują niezwykłe właściwości w porównaniu z konwencjonalnymi IAV – szczepami wywołującymi grypę sezonową u ludzi.
Mechanizmy biologiczne zakaźności wirusa grypy
Finansowany przez UE projekt Bat Flu(odnośnik otworzy się w nowym oknie), realizowany przy wsparciu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), miał na celu dokładniejsze poznanie mechanizmów biologicznych i ocenę potencjalnego zagrożenia dla zdrowia, jakie może stanowić ten szczep. „Naszym nadrzędnym celem było zrozumienie, w jaki sposób wirus H18 łączy się z wyspecjalizowanymi glikoproteinami na powierzchni komórki (MHCII), aby ułatwić sobie wniknięcie do komórki gospodarza”, mówi koordynator projektu Martin Schwemmle z Centrum Medycznego Uniwersytetu we Fryburgu(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Niemczech. „Jednak z uwagi na fakt, że wszystkie dostępne testy biochemiczne nie były wystarczająco czułe, aby udowodnić bezpośrednią interakcję, musieliśmy najpierw opracować nowe podejścia”. Osiągnięto to dzięki współpracy ekspertów, w tym Jacquesa Neefjesa (Centrum Medyczne Uniwersytetu w Lejdzie), Christiana Siebena (Centrum Badań nad Zakażeniami Helmholtza) i Antoniego Wrobla (Uniwersytet Oksfordzki). Opracowane nowe techniki umożliwiły zespołowi zmapowanie interfejsu interakcji H18-MHCII i lepsze zrozumienie dynamiki wniknięcia do komórki gospodarza.
Jak H18N11 wiąże się z istniejącymi klastrami MHCII
Zespół zidentyfikował region cząsteczki MHC II, który najprawdopodobniej wchodzi w interakcję z białkiem otoczki H18 wirusów IAV pochodzących od nietoperzy. Aby wyjaśnić, czy klastrowanie MHCII jest warunkiem wstępnym wniknięcia wirusa, w ramach projektu opracowano również nowatorską technikę obrazowania na żywo z wykorzystaniem fotoaktywowanej mikroskopii lokalizacyjnej (PALM) do pomiaru interakcji receptor-ligand. PALM jest techniką obrazowania fluorescencyjnego o superrozdzielczości, umożliwiającą uzyskanie obrazów w skali nanometrowej. Korzystając z tej nowej techniki, zespół projektu wykazał, że wirus IAV H18N11 pochodzący od nietoperzy wiąże się z istniejącymi klastrami MHCII i aktywnie rekrutuje dodatkowe cząsteczki MHCII do miejsca przyłączenia. Konwencjonalne IAV zazwyczaj wiążą się z kwasami sialowymi – cukrem występującym na powierzchni komórek – aby dostać się do komórki gospodarza. Zespół projektu współpracował również z ekspertem Tonym Schountzem z Uniwersytetu Stanu Kolorado, który prowadzi kolonię jamajskich nietoperzy owocożernych. Sekwencjonowanie jednokomórkowego RNA zainfekowanych tkanek nietoperzy ujawniło, że wirus H18N11 replikuje się głównie w białych krwinkach zakażonych nietoperzy. „Projekt był wyjątkowym przedsięwzięciem – w jego ramach swoje siły połączyli wybitni partnerzy z różnych dziedzin nauki”, zauważa Schwemmle. „Pozwoliło nam to wykorzystać najnowocześniejsze narzędzia molekularne i immunologiczne u gatunku niemodelowego”.
Stopień zaawansowania choroby i wskaźniki infekcji
Zespół projektu wykazał, że interakcja między H18 i MHCII jest stosunkowo słaba. „Cząsteczki wirusa wiążą się z klastrami MHCII na powierzchni komórki, aby zrekompensować to niskie powinowactwo”, wyjaśnia Schwemmle. Zespół wykazał również, że H18N11 replikuje się w ludzkich makrofagach –wyspecjalizowanych białych krwinkach – ale bez powodowania widocznej śmierci komórek lub stanu zapalnego. Stanowi to wyraźny kontrast w porównaniu do wysoce patogennych wirusów ptasiej grypy, podtyp H5N1, które infekują makrofagi i wywołują silne reakcje zapalne. „Dokładne poznanie H18N11 i jego zdolności do zapobiegania reakcjom zapalnym może zapewnić nowy wgląd w mechanizmy, które prowadzą do nadmiernej odpowiedzi immunologicznej po zakażeniu H5N1”, dodaje Schwemmle. Może to utorować drogę do przyszłych badań nad związkiem między wirusami i receptorami komórkowymi oraz konsekwencjami, jakie może to mieć dla stopnia zaawansowania choroby i wskaźników infekcji.
