Le particelle virali ibride formate da coinfezioni mostrano evasione immunitaria e tropismo esteso

Le particelle virali ibride formate da coinfezioni mostrano evasione immunitaria e tropismo esteso

In uno studio recentemente pubblicato su Microbiologia naturale I ricercatori hanno esaminato le interazioni virus-virus utilizzando cellule polmonari umane coinfettate con due virus cocircolanti che causano infezioni respiratorie, il virus respiratorio sinciziale (RSV) e il virus dell’influenza A (IAV).

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

sfondo

Gli agenti patogeni intracellulari come i virus generalmente mostrano tropismo, mostrando affinità per tipi cellulari selezionati. Alcune cellule e tessuti possono essere coinfettati da virus tassonomicamente diversi perché virus diversi possono avere affinità per lo stesso tipo di cellula.

Le coinfezioni forniscono una nicchia ecologica in cui i virus possono interagire tra loro. Queste interazioni includono la pseudotipizzazione, in cui le proteine ​​superficiali di un virus vengono incorporate nell’altro virus, oppure potrebbero portare a riarrangiamenti genomici che potrebbero portare a ceppi completamente nuovi con un maggiore potenziale infettivo. Mentre alcuni studi affermano che gli esiti della malattia sono indipendenti dalle coinfezioni, altri indicano un aumento degli esiti gravi a causa delle coinfezioni. Tuttavia, i meccanismi delle interazioni virali durante le coinfezioni che determinano la progressione della malattia rimangono poco chiari.

A proposito di studiare

Nel presente studio, cellule renali canine Madin-Darby (MDCK) e cellule di carcinoma epidermoide umano (HEp-2) sono state utilizzate per coltivare rispettivamente i ceppi virali dell'emoagglutinina-1-neuraminidasi 1 (H1N1) IAV e RSV ceppo A2. Cellule di adenocarcinoma polmonare umano in coltura (A549) sono state infettate con IAV e RSV individualmente e in modo sincrono ad alta molteplicità di infezione (MOI).

I test sulle placche sono stati utilizzati per determinare i titoli infettivi di IAV e RSV rispettivamente nelle cellule MDCK e HEp-2. La microscopia a immunofluorescenza è stata utilizzata per valutare le cellule singole e coinfette per determinare l'effetto delle coinfezioni sulla localizzazione delle proteine ​​virali e sulle proporzioni delle cellule infette. I virioni contenenti emoagglutinina IAV e immunomarcature della glicoproteina di fusione RSV sono stati esaminati utilizzando la microscopia confocale a super risoluzione per determinare se la miscelazione delle due glicoproteine ​​virali ha prodotto la gemmazione di particelle virali contenenti componenti di IAV e RSV.

Inoltre, è stata eseguita la tomografia crioelettronica per esaminare le proprietà strutturali dei filamenti RSV e IAV che germogliano dalle cellule coinfettate. Inoltre, poiché le particelle virali ibride conterrebbero glicoproteine ​​superficiali sia dell'RSV che dell'IAV, gli anticorpi contro l'emoagglutinina dell'IAV e la glicoproteina di fusione dell'RSV sono stati utilizzati nei test di neutralizzazione contro i virus IAV e RSV raccolti da cellule infette individualmente e in modo sincrono.

Il recettore cellulare per l'IAV, l'acido sialico, è stato rimosso utilizzando la neuraminidasi e le cellule sono state inoculate con virus IAV e RSV da cellule infette o coinfettate individualmente per determinare se l'incorporazione delle glicoproteine ​​dell'RSV potesse espandere il tropismo del recettore IAV delle particelle virali ibride. Le cellule sono state immunocolorate per le nucleoproteine ​​IAV e RSV e quantificate.

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Inoltre, le cellule epiteliali bronchiali umane sono state coinfettate con RSV e IAV e le colture infette incluse in paraffina sono state immunocolorate per l'emoagglutinina e la nucleoproteina dell'IAV e l'intero virione dell'RSV per determinare se altri sistemi biologici rilevanti formassero particelle virali ibride.

Risultati

I risultati hanno riportato che i titoli IAV erano uguali o leggermente superiori e i titoli RSV erano inferiori nelle cellule coinfettate rispetto alle cellule infettate singolarmente con i due virus. Al contrario, nelle cellule coinfettate con IAV e rinovirus, la replicazione dell'IAV era inibita. Ciò ha suggerito che gli esiti della coinfezione dipendevano dal tipo di virus coinvolti e dalle successive risposte cellulari virus-specifiche.

Inoltre, lo studio ha dimostrato che le particelle virali ibride generate durante le coinfezioni contenevano componenti strutturali, funzionali e genomici di entrambi i virus parentali ed erano infettive. Queste particelle virali ibride hanno dimostrato l'evasione della neutralizzazione mirata all'IAV e la capacità di infettare cellule negative al recettore IAV trattate con neuraminidasi, indicando antigenicità modificata e ampie proprietà di tropismo.

Il test di neutralizzazione utilizzando anticorpi glicoproteici anti-RSV ha mostrato che l'ingresso di particelle virali ibride nelle cellule è mediato dalla glicoproteina di fusione RSV, suggerendo che IAV può reclutare una glicoproteina virale non correlata come proteina dell'involucro funzionale.

Sebbene le infezioni da IAV siano generalmente limitate al tratto respiratorio superiore, le particelle virali ibride con componenti strutturali e funzionali di entrambi i virus potrebbero consentire infezioni da IAV nelle regioni del tratto respiratorio inferiore. Questi risultati indicano il potenziale aumento della patogenicità e della gravità della malattia, nonché complicazioni come la polmonite virale.

Inoltre, poiché l’IAV subisce elevati tassi di mutazione, le particelle virali ibride che infettano il tratto respiratorio inferiore potrebbero portare alla selezione di particelle virali con maggiore patogenesi e maggiore tropismo per le regioni inferiori del tratto respiratorio. I risultati hanno anche mostrato che le particelle virali ibride sono state mantenute nel corso di più cicli di infezione e hanno supportato la diffusione dell’IAV nelle popolazioni cellulari refrattarie.

La coinfezione di cellule epiteliali bronchiali umane ha dimostrato la formazione di particelle virali ibride in tessuti biologicamente rilevanti e ha indicato che poiché IAV e RSV circolano entrambi durante la stessa stagione e condividono il tropismo per le cellule epiteliali ciliate, la probabilità di coinfezioni e di generazione in vivo di particelle virali ibride è elevata.

Conclusioni

Nel complesso, lo studio ha dimostrato che le coinfezioni da RSV e IAV formano particelle virali ibride che hanno modificato antigenicità e tropismo espanso e ha suggerito la possibilità di altre formazioni di particelle virali ibride da coinfezioni con virus avvolti pleomorficamente come RSV.

Gli autori ritengono che mentre la formazione di particelle virali ibride dipende da vari fattori diversi dalla compatibilità strutturale, come la sovrapposizione nella stagione di circolazione, nella geografia e nel tropismo, le coinfezioni comportano il rischio di particelle virali ibride con ampio tropismo e maggiore evasione immunitaria.

Riferimento:

• 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

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