Hybride virale partikler dannet fra co-infektioner udviser immununddragelse og udvidet tropisme

Hybride virale partikler dannet fra co-infektioner udviser immununddragelse og udvidet tropisme

I en nyligt offentliggjort undersøgelse i Naturlig mikrobiologi Forskere undersøgte virus-virus-interaktioner ved hjælp af humane lungeceller co-inficeret med to co-cirkulerende vira, der forårsager luftvejsinfektioner, respiratorisk syncytialvirus (RSV) og influenza A-virus (IAV).

Lernen: Eine Koinfektion durch das Influenza-A-Virus und das Respiratory-Syncytial-Virus erzeugt hybride Viruspartikel. Bildnachweis: Kateryna Kon/Shutterstock

baggrund

Intracellulære patogener, såsom vira, udviser generelt tropisme, der viser affinitet for udvalgte celletyper. Nogle celler og væv kan co-inficeres af taksonomisk forskellige vira, fordi forskellige vira kan have en affinitet til den samme celletype.

Co-infektioner giver en økologisk niche for vira at interagere med hinanden. Disse interaktioner inkluderer pseudotyping, hvor overfladeproteiner fra en virus inkorporeres i den anden virus, eller de kan føre til genomiske omlejringer, der kan føre til helt nye stammer med øget infektiøst potentiale. Mens nogle undersøgelser hævder, at sygdomsudfald er uafhængige af co-infektioner, indikerer andre en stigning i alvorlige udfald på grund af co-infektioner. Imidlertid forbliver mekanismerne for virale interaktioner under co-infektioner, der bestemmer sygdomsprogression, uklare.

Om at studere

I denne undersøgelse blev Madin-Darby hundenyreceller (MDCK) og humane epidermoide carcinomceller (HEp-2) brugt til at dyrke henholdsvis hæmagglutinin-1-neuraminidase 1 (H1N1) IAV- og RSV-stamme A2-virusstammer. Dyrkede humane lungeadenokarcinomceller (A549) blev inficeret med IAV og RSV individuelt og synkront ved høj infektionsmultiplicitet (MOI).

Plaque-assays blev anvendt til at bestemme infektiøse titere af IAV og RSV i henholdsvis MDCK- og HEp-2-celler. Immunfluorescensmikroskopi blev brugt til at evaluere enkelte og coinficerede celler for at bestemme effekten af ​​coinfektioner på lokaliseringen af ​​virale proteiner og proportionerne af inficerede celler. Virioner indeholdende IAV-hæmagglutinin- og RSV-fusionsglycoprotein-immunolabels blev undersøgt ved hjælp af superopløsningskonfokalmikroskopi for at bestemme, om blanding af de to virale glycoproteiner resulterede i de spirende viruspartikler, der indeholdt komponenter af IAV og RSV.

Derudover blev der udført kryo-elektrontomografi for at undersøge de strukturelle egenskaber af RSV- og IAV-filamenterne, der spirer fra de coinficerede celler. Fordi hybridviruspartikler ville indeholde overfladeglycoproteiner fra både RSV og IAV, blev antistoffer mod IAV-hæmagglutinin og RSV-fusionsglycoproteinet desuden anvendt i neutraliseringsassays mod IAV- og RSV-vira opsamlet fra individuelt og synkront inficerede celler.

Den cellulære receptor for IAV, sialinsyre, blev fjernet under anvendelse af neuraminidase, og celler blev podet med IAV- og RSV-vira fra individuelt inficerede eller co-inficerede celler for at bestemme, om inkorporering af RSV-glycoproteiner kunne udvide IAV-receptortropismen af ​​hybridviruspartikler. Celler blev immunfarvet for IAV- og RSV-nukleoproteinerne og kvantificeret.

Breath Biopsy®: The Complete Manual eBook

Introduktion til åndedrætsbiopsi, herunder biomarkører, teknologi, applikationer og casestudier. Download en gratis kopi

Derudover blev humane bronkiale epitelceller co-inficeret med RSV og IAV, og paraffin-indlejrede inficerede kulturer blev immunfarvet for IAV hæmagglutinin og nukleoprotein og hele RSV virion for at bestemme, om andre relevante biologiske systemer dannede hybridviruspartikler.

Resultater

Resultaterne rapporterede, at IAV-titre var lig med eller lidt højere, og RSV-titre var lavere i co-inficerede celler end i celler inficeret med de to vira individuelt. I modsætning hertil blev IAV-replikation hæmmet i celler co-inficeret med IAV og rhinovirus. Dette antydede, at resultaterne af co-infektion var afhængige af typen af ​​involverede vira og de efterfølgende virusspecifikke cellulære responser.

Desuden viste undersøgelsen, at hybridviruspartiklerne, der blev genereret under co-infektioner, indeholdt strukturelle, funktionelle og genomiske komponenter fra begge forældrevira og var infektiøse. Disse hybride virale partikler demonstrerede unddragelse af IAV-målrettet neutralisering og evnen til at inficere neuraminidase-behandlede IAV-receptornegative celler, hvilket indikerer modificeret antigenicitet og brede tropismeegenskaber.

Neutraliseringsassayet under anvendelse af anti-RSV-glycoprotein-antistoffer viste, at indtrængen af ​​hybridviruspartikler i celler medieres af RSV-fusionsglycoproteinet, hvilket tyder på, at IAV kan rekruttere et ikke-relateret viralt glycoprotein som et funktionelt kappeprotein.

Selvom IAV-infektioner generelt er begrænset til de øvre luftveje, kan hybridviruspartikler med strukturelle og funktionelle komponenter af begge vira muliggøre IAV-infektioner i de nedre luftvejsregioner. Disse resultater indikerer den potentielle stigning i patogenicitet og sværhedsgrad af sygdommen, såvel som komplikationer såsom viral lungebetændelse.

Ydermere, fordi IAV gennemgår høje mutationsrater, kan hybridviruspartikler, der inficerer de nedre luftveje, føre til udvælgelse af viruspartikler med øget patogenese og større tropisme for de nedre områder af luftvejene. Resultaterne viste også, at hybridviruspartikler blev opretholdt på tværs af flere infektionsrunder og understøttede spredningen af ​​IAV til refraktære cellepopulationer.

Co-infektion af humane bronchiale epitelceller demonstrerede dannelsen af ​​hybridviruspartikler i biologisk relevante væv og indikerede, at da IAV og RSV begge cirkulerer i samme sæson og deler tropismen for cilierede epitelceller, er sandsynligheden for coinfektioner og in vivo-generering af hybridviruspartikler høj.

Konklusioner

Samlet set viste undersøgelsen, at coinfektioner med RSV og IAV danner hybridviruspartikler, der har modificeret antigenicitet og udvidet tropisme, og foreslog muligheden for andre sådanne hybridviruspartikelformationer fra coinfektioner med pleomorfisk kappede vira såsom RSV.

Forfatterne mener, at mens dannelsen af ​​hybridviruspartikler afhænger af andre faktorer end strukturelle kompatibiliteter, såsom overlapning i cirkulationssæson og geografi og tropisme, udgør coinfektioner risikoen for hybridviruspartikler med bred tropisme og øget immunundvigelse.

Reference:

• Haney, J., Vijayakrishnan, S., Streetley, J., Dee, K., Goldfarb, DM, Clarke, M., Mullin, M., Carter, SD, Bhella, D., & Murcia, PR (2022) . Eine Koinfektion durch das Influenza-A-Virus und das Respiratory-Syncytial-Virus erzeugt hybride Viruspartikel. Naturmikrobiologie. doi: https://doi.org/10.1038/s41564-022-01242-5 https://www.nature.com/articles/s41564-022-01242-5

.