В двух независимых исследованиях, опубликованных Cell Press 16 января 2020 года, сообщается, что механизм, посредством которого вирус Зика проникает в клетки мозга, наконец-то идентифицирован. Более того, ученые использовали его для предотвращения инфекции Зика и для уничтожения раковых клеток.
Содержание статьи
Что такое вирус Зика?
Вирус Зика вызывает инфекцию, которая может серьезно повлиять на ход беременности, а именно на развитие мозга плода. В 2014-2015 годах эпидемия Зика затронула несколько районов мира, особенно вирус бушевал в Южной Америке. В 2019 году больной Зика впервые был обнаружен и Европе.
Передаваемый через укусы комаров, он также распространяется от беременных матерей к плоду и при половом акте, в результате чего риску заражения подвергается половина людей в мире. От этой инфекции нет лекарства, поэтому ученые, пытались разработать профилактическую и терапевтическую стратегию, изучая, как вирус проникает в клетки мозга.
В рамках исследования, две команды медицинского факультета Калифорнийского университета в Сан-Диего подошли к этому вопросу двумя различными способами, но в итоге пришли к одному и тому же ответу. Они обнаружили, что вирус Зика использует для проникновения в стволовые клетки мозга молекулу αvβ5 интегрин.
Интегрины – что это?
Интегрины – это молекулы, находящиеся внутри клеточных мембран, ограничивающих клетки организма. Они помогают клеткам прилипать друг к другу и к основной фасции или ткани, а также облегчают межклеточную коммуникацию.
Следовательно, эти молекулы также участвуют в потере клеточной адгезии и аномальной клеточной передаче сигналов, которая происходит при распространении рака. При тяжелых формах рака измененные клетки перемещаются из органа-хозяина в отдаленное место, для неконтролируемого размножения и метастатического роста.
Ранее было обнаружено, что многие интегрины имеют слабые участки, через которые в клетки проникают аденовирусы, вирусы ящура и ротавирусы. Новые исследования нашли первое доказательство того, что в инфицировании вирусом Зика участвует интегрин αvβ5.
Первые результаты
В журнале Cell Reports рассказывается, как ученые проводили опыты. Они один за другим они удаляли гены из культивируемых в 3D-культуре клеток глиобластомы человека. Глиобластомы – это особенно тяжелый рак мозга. Каждую из мутантных клеточных культур подвергали воздействию вируса Зика, чтобы увидеть реакцию. Это позволило обнаружить ключевые гены и кодированные белки, необходимые для проникновения вируса в клетку. Вирус, чтобы облегчить его обнаружение после заражения, был помечен зеленым флуоресцентным белком (GFP).
Эксперимент показал, что для проникновения и размножения в клетках мозга, вирусу Зика требуется не менее 92 отдельных человеческих генов, обнаруженных в стволовых клетках рака мозга. Однако, среди них, внимание ученых привлек ген, кодирующий интегрин αvβ5. Это единственный интегрин, который содержится в высоких уровнях в стволовых клетках головного мозга – тех самых клетках, которые наиболее легко заражаются вирусом.
Второй эксперимент
Во втором эксперименте, результаты которого были опубликованы в журнале Cell Stem Cell, ученые, чтобы выяснить, какой ингибитор будет действовать наиболее сильно, использовали против каждого из множества интегринов одно специфическое антитело. Затем они использовали два метода для ингибирования интегрина – использование блокирующего антитела и отключение его кодирующего гена.
Они отметили, что оба метода предотвратили заражение Зика и продлили выживаемость обработанных мышей по сравнению с облученными необработанными мышами. Используя клетки глиобластомы от хирургических пациентов, они также обнаружили, что ингибирование этого интегрина блокировало заражение клетки вирусом Зика.
В этот момент результаты двух исследований сходятся, так как первая группа, чтобы блокировать интегрин αvβ5, также использовала на мышах два экспериментальных препарата против рака – циленгитид и SB273005. Обработанных таким образом мышей затем подвергали воздействию вируса Зика. После 6 дней ежедневного лечения исследователи обнаружили, что в мозге мышей было вдвое меньше вируса, чем в мозге мышей из контрольной группы.
Полученные результаты не только дополняют знания о вирусе, но и открывают новую область возможностей в антивирусных стратегиях – блокирование проникновения других подобных вирусов в конкретные ткани путем ингибирования интегринов.
αvβ5 интегрин и рак мозга
Ученые, помимо прочего, открыли возможный способ уничтожения клеток глиобластомы. К этому привело исследование 2017 года, которое показало, что вирус Зика предпочитает инфицировать и убивать клетки глиобластомы. Это наблюдение было захватывающим, поскольку глиобластомы – это не только очень агрессивные опухоли, которые дают высокий уровень смертности, но также они плохо реагируют на стандартную терапию. Это является основной причиной их плохих результатов, при этом большинство глиобластом, если не все, рецидивируют после лечения.
Текущее исследование объясняет, почему вирусом Зика предпочитаются именно стволовые клетки глиобластомы. Ученые обнаружили, что интегрин αvβ5 состоит из двух частей: αv и β5. Оба экспрессируются глиобластомами в высоких уровнях. Однако первая субъединица обычно экспрессируется стволовыми клетками, а вторая связана с раковыми клетками. Для выживания клеток глиобластомы необходима полная молекула. По этой причине вирус Зика преимущественно инфицирует и убивает стволовые клетки глиобластомы.
Оказывается, то что вирус Зика использует для заражения помогает раковым клеткам становиться агрессивными раковыми клетками.
Ученые проверили свою теорию, пересадив человеческие глиобластомы в трехмерные культуры клеток мозга или органоиды мозга. Оказалось, что вирус Зика избирательно удаляет стволовые клетки глиобластомы из органоидов, просто блокируя интегрин αvβ5.
Таким образом, исследователи могут использовать результаты для блокирования проникновения вируса в клетки мозга и для сокращения раковых клеток в мозге, планируя со временем повысить специфичность разрушения клеток головного мозга путем конструирования вирусных генов.
Будущие исследования будут двоякими: разработка вируса Зика для улучшения профиля безопасности при его использовании при опухолях головного мозга и поиск лекарств, которые блокируют интегрин для предотвращения инфекции Зика.
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.