Hybride virale deeltjes gevormd uit co-infecties vertonen immuunontwijking en uitgebreid tropisme

Hybride virale deeltjes gevormd uit co-infecties vertonen immuunontwijking en uitgebreid tropisme

Uit een onlangs gepubliceerd onderzoek in Natuurlijke microbiologie Onderzoekers onderzochten virus-virusinteracties met behulp van menselijke longcellen die gelijktijdig waren geïnfecteerd met twee co-circulerende virussen die luchtweginfecties veroorzaken: het respiratoir syncytieel virus (RSV) en het influenza A-virus (IAV).

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

achtergrond

Intracellulaire pathogenen zoals virussen vertonen over het algemeen tropisme en vertonen affiniteit voor geselecteerde celtypen. Sommige cellen en weefsels kunnen gelijktijdig worden geïnfecteerd door taxonomisch verschillende virussen, omdat verschillende virussen affiniteit kunnen hebben voor hetzelfde celtype.

Co-infecties bieden een ecologische niche waarin virussen met elkaar kunnen interageren. Deze interacties omvatten pseudotypering, waarbij oppervlakte-eiwitten van het ene virus in het andere virus worden opgenomen, of ze kunnen leiden tot genomische herschikkingen die kunnen leiden tot geheel nieuwe stammen met een verhoogd infectieus potentieel. Hoewel sommige onderzoeken beweren dat ziekteresultaten onafhankelijk zijn van co-infecties, wijzen andere op een toename van ernstige uitkomsten als gevolg van co-infecties. De mechanismen van virale interacties tijdens co-infecties die de ziekteprogressie bepalen, blijven echter onduidelijk.

Over studeren

In de huidige studie werden Madin-Darby hondenniercellen (MDCK) en menselijke epidermoïde carcinoomcellen (HEp-2) gebruikt om respectievelijk hemagglutinine-1-neuraminidase 1 (H1N1) IAV- en RSV-stam A2-virusstammen te kweken. Gekweekte menselijke longadenocarcinoomcellen (A549) werden individueel en synchroon met IAV en RSV geïnfecteerd met een hoge infectiemultipliciteit (MOI).

Plaquetesten werden gebruikt om infectieuze titers van IAV en RSV in respectievelijk MDCK- en HEp-2-cellen te bepalen. Immunofluorescentiemicroscopie werd gebruikt om afzonderlijke en gelijktijdig geïnfecteerde cellen te evalueren om het effect van co-infecties op de lokalisatie van virale eiwitten en de verhoudingen van geïnfecteerde cellen te bepalen. Virions die IAV-hemagglutinine en RSV-fusieglycoproteïne-immunolabels bevatten, werden onderzocht met behulp van confocale microscopie met superresolutie om te bepalen of het mengen van de twee virale glycoproteïnen resulteerde in de ontluikende virusdeeltjes die componenten van IAV en RSV bevatten.

Bovendien werd cryo-elektronentomografie uitgevoerd om de structurele eigenschappen te onderzoeken van de RSV- en IAV-filamenten die uit de mede-geïnfecteerde cellen ontluiken. Omdat hybride virale deeltjes oppervlakteglycoproteïnen van zowel RSV als IAV zouden bevatten, werden bovendien antilichamen tegen het IAV-hemagglutinine en het RSV-fusieglycoproteïne gebruikt in neutralisatietests tegen IAV- en RSV-virussen verzameld uit individueel en synchroon geïnfecteerde cellen.

De cellulaire receptor voor IAV, siaalzuur, werd verwijderd met behulp van neuraminidase, en cellen werden geïnoculeerd met IAV- en RSV-virussen van individueel geïnfecteerde of gecoïnfecteerde cellen om te bepalen of opname van RSV-glycoproteïnen het IAV-receptortropisme van hybride virusdeeltjes zou kunnen vergroten. Cellen werden immunologisch gekleurd op de IAV- en RSV-nucleoproteïnen en gekwantificeerd.

Breath Biopsy®: het complete handmatige eBook

Inleiding tot adembiopsie, inclusief biomarkers, technologie, toepassingen en casestudies. Download een gratis exemplaar

Bovendien werden menselijke bronchiale epitheelcellen gelijktijdig geïnfecteerd met RSV en IAV, en in paraffine ingebedde geïnfecteerde culturen werden immunologisch gekleurd op IAV-hemagglutinine en nucleoproteïne en het volledige RSV-virion om te bepalen of andere relevante biologische systemen hybride virusdeeltjes vormden.

Resultaten

De resultaten meldden dat de IAV-titers gelijk waren aan of iets hoger en de RSV-titers lager waren in gelijktijdig geïnfecteerde cellen dan in cellen die afzonderlijk met de twee virussen waren geïnfecteerd. In cellen die gelijktijdig met IAV en rhinovirus waren geïnfecteerd, werd de IAV-replicatie daarentegen geremd. Dit suggereerde dat de uitkomsten van co-infectie afhankelijk waren van het type betrokken virussen en de daaropvolgende virusspecifieke cellulaire reacties.

Bovendien toonde het onderzoek aan dat de tijdens co-infecties gegenereerde hybride virusdeeltjes structurele, functionele en genomische componenten van beide oudervirussen bevatten en infectieus waren. Deze hybride virusdeeltjes demonstreerden het ontwijken van op IAV gerichte neutralisatie en het vermogen om met neuraminidase behandelde IAV-receptor-negatieve cellen te infecteren, hetgeen duidt op gemodificeerde antigeniciteit en brede tropisme-eigenschappen.

De neutralisatietest met behulp van anti-RSV-glycoproteïne-antilichamen toonde aan dat het binnendringen van hybride virusdeeltjes in cellen wordt gemedieerd door het RSV-fusieglycoproteïne, wat suggereert dat IAV een niet-verwant viraal glycoproteïne kan recruteren als een functioneel envelopeiwit.

Hoewel IAV-infecties over het algemeen beperkt zijn tot de bovenste luchtwegen, zouden hybride virusdeeltjes met structurele en functionele componenten van beide virussen IAV-infecties in de onderste luchtwegen mogelijk kunnen maken. Deze resultaten wijzen op de potentiële toename van de pathogeniteit en ernst van de ziekte, evenals op complicaties zoals virale longontsteking.

Omdat IAV hoge mutatiesnelheden ondergaat, zouden hybride virusdeeltjes die de lagere luchtwegen infecteren bovendien kunnen leiden tot de selectie van virusdeeltjes met verhoogde pathogenese en groter tropisme voor de lagere delen van de luchtwegen. De resultaten toonden ook aan dat hybride virusdeeltjes gedurende meerdere infectierondes in stand bleven en de verspreiding van IAV naar refractaire celpopulaties ondersteunden.

Co-infectie van menselijke bronchiale epitheelcellen demonstreerde de vorming van hybride virusdeeltjes in biologisch relevante weefsels en gaf aan dat, aangezien IAV en RSV beide in hetzelfde seizoen circuleren en het tropisme voor trilhaarepitheelcellen delen, de waarschijnlijkheid van co-infecties en in vivo generatie van hybride virusdeeltjes hoog is.

Conclusies

Over het geheel genomen toonde de studie aan dat co-infecties door RSV en IAV hybride virusdeeltjes vormen die de antigeniciteit hebben gewijzigd en het tropisme hebben uitgebreid, en suggereerde de mogelijkheid van andere dergelijke hybride virusdeeltjesformaties door co-infecties met pleomorf omhulde virussen zoals RSV.

De auteurs zijn van mening dat, hoewel de vorming van hybride virusdeeltjes afhangt van verschillende factoren anders dan structurele compatibiliteit, zoals overlap in circulatieseizoen en geografie en tropisme, co-infecties het risico met zich meebrengen van hybride virusdeeltjes met breed tropisme en verhoogde immuunontduiking.

Referentie:

• 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

.