Hybride virale partikler dannet fra samtidige infeksjoner viser immununnvikelse og utvidet tropisme

Hybride virale partikler dannet fra samtidige infeksjoner viser immununnvikelse og utvidet tropisme

I en nylig publisert studie i Naturlig mikrobiologi Forskere undersøkte virus-virus-interaksjoner ved bruk av menneskelige lungeceller co-infisert med to samsirkulerende virus som forårsaker luftveisinfeksjoner, respiratorisk syncytialvirus (RSV) og influensa A-virus (IAV).

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

bakgrunn

Intracellulære patogener som virus viser generelt tropisme, og viser affinitet for utvalgte celletyper. Noen celler og vev kan være co-infisert av taksonomisk forskjellige virus fordi forskjellige virus kan ha en affinitet for samme celletype.

Koinfeksjoner gir en økologisk nisje for virus å samhandle med hverandre. Disse interaksjonene inkluderer pseudotyping, der overflateproteiner fra ett virus blir inkorporert i det andre viruset, eller de kan føre til genomiske omorganiseringer som kan føre til helt nye stammer med økt smittepotensial. Mens noen studier hevder at sykdomsutfall er uavhengige av samtidige infeksjoner, indikerer andre en økning i alvorlige utfall på grunn av samtidige infeksjoner. Mekanismene for virale interaksjoner under samtidige infeksjoner som bestemmer sykdomsprogresjon forblir imidlertid uklare.

Om å studere

I denne studien ble Madin-Darby hundenyreceller (MDCK) og humane epidermoide karsinomceller (HEp-2) brukt til å dyrke henholdsvis hemagglutinin-1-neuraminidase 1 (H1N1) IAV- og RSV-stamme A2-virusstammer. Dyrkede humane lungeadenokarsinomceller (A549) ble infisert med IAV og RSV individuelt og synkront ved høy infeksjonsmultiplisitet (MOI).

Plakkanalyser ble brukt for å bestemme infeksiøse titere av IAV og RSV i henholdsvis MDCK- og HEp-2-celler. Immunfluorescensmikroskopi ble brukt til å evaluere enkelt- og samfiserte celler for å bestemme effekten av koinfeksjoner på lokaliseringen av virale proteiner og proporsjonene av infiserte celler. Virioner som inneholdt IAV-hemagglutinin og RSV-fusjonsglykoproteinimmunolabel ble undersøkt ved bruk av superoppløsningskonfokalmikroskopi for å bestemme om blanding av de to virale glykoproteinene resulterte i at de spirende viruspartiklene inneholdt komponenter av IAV og RSV.

I tillegg ble det utført kryo-elektrontomografi for å undersøke de strukturelle egenskapene til RSV- og IAV-filamentene som spirer fra de samtidig infiserte cellene. Videre, fordi hybridviruspartikler ville inneholde overflateglykoproteiner fra både RSV og IAV, ble antistoffer mot IAV-hemagglutinin og RSV-fusjonsglykoproteinet brukt i nøytraliseringsanalyser mot IAV- og RSV-virus samlet fra individuelt og synkront infiserte celler.

Den cellulære reseptoren for IAV, sialinsyre, ble fjernet ved bruk av neuraminidase, og celler ble inokulert med IAV- og RSV-virus fra individuelt infiserte eller samtidig infiserte celler for å bestemme om inkorporering av RSV-glykoproteiner kunne utvide IAV-reseptortropismen til hybridviruspartikler. Celler ble immunfarget for IAV- og RSV-nukleoproteinene og kvantifisert.

Breath Biopsy®: The Complete Manual eBook

Introduksjon til pustebiopsi, inkludert biomarkører, teknologi, applikasjoner og casestudier. Last ned en gratis kopi

I tillegg ble humane bronkiale epitelceller co-infisert med RSV og IAV, og parafininnstøpte infiserte kulturer ble immunfarget for IAV hemagglutinin og nukleoprotein og hele RSV virion for å bestemme om andre relevante biologiske systemer dannet hybridviruspartikler.

Resultater

Resultatene rapporterte at IAV-titere var lik eller litt høyere og RSV-titere var lavere i samtidig infiserte celler enn i celler infisert med de to virusene individuelt. I motsetning, i celler samtidig infisert med IAV og rhinovirus, ble IAV-replikasjon hemmet. Dette antydet at resultatene av samtidig infeksjon var avhengig av typen virus involvert og de påfølgende virusspesifikke cellulære responsene.

Videre viste studien at hybridviruspartiklene som ble generert under ko-infeksjoner inneholdt strukturelle, funksjonelle og genomiske komponenter av begge foreldrevirusene og var smittsomme. Disse hybridvirale partiklene demonstrerte unndragelse av IAV-målrettet nøytralisering og evnen til å infisere neuraminidase-behandlede IAV-reseptornegative celler, noe som indikerer modifisert antigenisitet og brede tropismeegenskaper.

Nøytraliseringsanalysen ved bruk av anti-RSV-glykoproteinantistoffer viste at inntreden av hybridviruspartikler i celler medieres av RSV-fusjonsglykoproteinet, noe som tyder på at IAV kan rekruttere et urelatert viralt glykoprotein som et funksjonelt kappeprotein.

Selv om IAV-infeksjoner generelt er begrenset til de øvre luftveiene, kan hybridviruspartikler med strukturelle og funksjonelle komponenter av begge virus muliggjøre IAV-infeksjoner i de nedre luftveiene. Disse resultatene indikerer potensiell økning i patogenisitet og alvorlighetsgrad av sykdommen, samt komplikasjoner som viral lungebetennelse.

Videre, fordi IAV gjennomgår høye mutasjonsrater, kan hybridviruspartikler som infiserer de nedre luftveiene føre til seleksjon av viruspartikler med økt patogenese og større tropisme for de nedre delene av luftveiene. Resultatene viste også at hybridviruspartikler ble opprettholdt over flere infeksjonsrunder og støttet spredningen av IAV til populasjoner av ildfaste celler.

Saminfeksjon av humane bronkiale epitelceller demonstrerte dannelsen av hybridviruspartikler i biologisk relevant vev og indikerte at siden IAV og RSV begge sirkulerer i løpet av samme sesong og deler tropismen for cilierte epitelceller, er sannsynligheten for koinfeksjoner og in vivo generering av hybridviruspartikler høy.

Konklusjoner

Samlet sett viste studien at koinfeksjoner av RSV og IAV danner hybridviruspartikler som har modifisert antigenisitet og utvidet tropisme, og antydet muligheten for andre slike hybridviruspartikkelformasjoner fra koinfeksjoner med pleomorfisk innkapslede virus som RSV.

Forfatterne mener at mens dannelsen av hybridviruspartikler avhenger av ulike faktorer utenom strukturelle kompatibiliteter, som overlapping i sirkulasjonssesong og geografi og tropisme, utgjør koinfeksjoner risikoen for hybridviruspartikler med bred tropisme og økt immununnvikelse.

Referanse:

• 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

.