Hybrydowe cząsteczki wirusa powstałe w wyniku koinfekcji wykazują unikanie odporności i wydłużony tropizm

Hybrydowe cząsteczki wirusa powstałe w wyniku koinfekcji wykazują unikanie odporności i wydłużony tropizm

W niedawno opublikowanym badaniu w Naturalna mikrobiologia Naukowcy zbadali interakcje wirus-wirus, wykorzystując ludzkie komórki płuc zakażone dwoma współkrążącymi wirusami powodującymi infekcje dróg oddechowych, syncytialnym wirusem oddechowym (RSV) i wirusem grypy A (IAV).

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

tło

Patogeny wewnątrzkomórkowe, takie jak wirusy, na ogół wykazują tropizm, wykazując powinowactwo do wybranych typów komórek. Niektóre komórki i tkanki mogą być jednocześnie zakażone wirusami różniącymi się taksonomicznie, ponieważ różne wirusy mogą wykazywać powinowactwo do tego samego typu komórek.

Koinfekcje zapewniają niszę ekologiczną, w której wirusy mogą ze sobą oddziaływać. Interakcje te obejmują pseudotypowanie, w którym białka powierzchniowe jednego wirusa są włączane do drugiego wirusa lub mogą prowadzić do rearanżacji genomowych, które mogą prowadzić do powstania zupełnie nowych szczepów o zwiększonym potencjale zakaźnym. Podczas gdy niektóre badania twierdzą, że skutki choroby są niezależne od koinfekcji, inne wskazują na wzrost poważnych powikłań z powodu koinfekcji. Jednakże mechanizmy interakcji wirusów podczas koinfekcji, które determinują postęp choroby, pozostają niejasne.

O studiowaniu

W niniejszym badaniu komórki nerek psów Madin-Darby (MDCK) i ludzkie komórki raka naskórkowego (HEp-2) wykorzystano do hodowli szczepów wirusa hemaglutyniny-1-neuraminidazy 1 (H1N1) odpowiednio IAV i RSV szczep A2. Hodowane ludzkie komórki gruczolakoraka płuc (A549) zakażono IAV i RSV indywidualnie i synchronicznie przy dużej wielokrotności infekcji (MOI).

Do określenia mian zakaźnych IAV i RSV odpowiednio w komórkach MDCK i HEp-2 zastosowano testy łysinkowe. Do oceny pojedynczych i koinfekowanych komórek wykorzystano mikroskopię immunofluorescencyjną w celu określenia wpływu koinfekcji na lokalizację białek wirusowych i proporcje zakażonych komórek. Wiriony zawierające hemaglutyninę IAV i immunoznaczniki glikoproteiny fuzyjnej RSV badano przy użyciu mikroskopii konfokalnej o super rozdzielczości w celu ustalenia, czy zmieszanie dwóch wirusowych glikoprotein spowodowało powstanie pączkujących cząstek wirusa zawierających składniki IAV i RSV.

Dodatkowo wykonano kriotomografię elektronową w celu zbadania właściwości strukturalnych włókien RSV i IAV pączkujących ze współinfekowanych komórek. Ponadto, ponieważ hybrydowe cząstki wirusa zawierałyby powierzchniowe glikoproteiny zarówno z RSV, jak i IAV, w testach neutralizacji przeciwko wirusom IAV i RSV zebranym z indywidualnie i synchronicznie zakażonych komórek zastosowano przeciwciała przeciwko hemaglutyninie IAV i glikoproteinie fuzyjnej RSV.

Receptor komórkowy dla IAV, kwas sialowy, usunięto przy użyciu neuraminidazy, a komórki zaszczepiono wirusami IAV i RSV z komórek indywidualnie zakażonych lub koinfekowanych w celu ustalenia, czy włączenie glikoprotein RSV może zwiększyć tropizm receptora IAV cząstek wirusa hybrydowego. Komórki barwiono immunologicznie pod kątem nukleoprotein IAV i RSV i oznaczano ilościowo.

Biopsja oddechu®: kompletny podręcznik w wersji elektronicznej

Wprowadzenie do biopsji oddechu, w tym biomarkery, technologia, zastosowania i studia przypadków. Pobierz bezpłatną kopię

Ponadto ludzkie komórki nabłonka oskrzeli współinfekowano RSV i IAV, a zatopione w parafinie zakażone hodowle barwiono immunologicznie pod kątem hemaglutyniny i nukleoproteiny IAV oraz całego wirionu RSV, aby określić, czy inne odpowiednie systemy biologiczne utworzyły cząstki wirusa hybrydowego.

Wyniki

Wyniki wykazały, że miana IAV były równe lub nieco wyższe, a miana RSV były niższe w komórkach koinfekowanych niż w komórkach zakażonych osobno obydwoma wirusami. Natomiast w komórkach koinfekowanych IAV i rinowirusem replikacja IAV została zahamowana. Sugerowało to, że skutki koinfekcji zależały od rodzaju zaangażowanych wirusów i późniejszych odpowiedzi komórkowych specyficznych dla wirusa.

Ponadto badanie wykazało, że cząstki wirusa hybrydowego powstałe podczas koinfekcji zawierały elementy strukturalne, funkcjonalne i genomiczne obu wirusów rodzicielskich i były zakaźne. Te hybrydowe cząstki wirusa wykazały unikanie neutralizacji ukierunkowanej na IAV i zdolność do infekowania komórek z ujemnym receptorem IAV traktowanych neuraminidazą, co wskazuje na zmodyfikowaną antygenowość i szerokie właściwości tropizmu.

Test neutralizacji z użyciem przeciwciał przeciwko glikoproteinie RSV wykazał, że wnikanie cząstek wirusa hybrydowego do komórek odbywa się za pośrednictwem glikoproteiny fuzyjnej RSV, co sugeruje, że IAV może rekrutować niepowiązaną glikoproteinę wirusową jako funkcjonalne białko otoczki.

Chociaż infekcje IAV są na ogół ograniczone do górnych dróg oddechowych, cząstki wirusa hybrydowego zawierające strukturalne i funkcjonalne składniki obu wirusów mogą umożliwiać infekcje IAV w obszarach dolnych dróg oddechowych. Wyniki te wskazują na potencjalny wzrost patogeniczności i nasilenia choroby, a także powikłań, takich jak wirusowe zapalenie płuc.

Ponadto, ponieważ IAV podlega wysokim wskaźnikom mutacji, hybrydowe cząsteczki wirusa infekujące dolne drogi oddechowe mogą prowadzić do selekcji cząstek wirusa o zwiększonej patogenezie i większym tropizmie dla dolnych obszarów dróg oddechowych. Wyniki pokazały również, że cząstki wirusa hybrydowego utrzymywały się podczas wielu rund infekcji, co wspierało rozprzestrzenianie się IAV w populacjach komórek opornych na leczenie.

Koinfekcja ludzkich komórek nabłonka oskrzeli wykazała tworzenie się cząstek wirusa hybrydowego w biologicznie istotnych tkankach i wskazała, że ​​ponieważ IAV i RSV krążą w tym samym sezonie i mają podobny tropizm w stosunku do rzęskowych komórek nabłonka, prawdopodobieństwo koinfekcji i wytwarzania cząstek wirusa hybrydowego in vivo jest wysokie.

Wnioski

Ogólnie badanie wykazało, że koinfekcje RSV i IAV tworzą hybrydowe cząstki wirusa, które mają zmodyfikowaną antygenowość i rozszerzony tropizm, i zasugerowały możliwość tworzenia innych takich hybrydowych cząstek wirusa w wyniku koinfekcji wirusami z pleomorficzną otoczką, takimi jak RSV.

Autorzy uważają, że chociaż tworzenie cząstek wirusa hybrydowego zależy od różnych czynników innych niż zgodność strukturalna, takich jak nakładanie się sezonu krążeniowego i położenia geograficznego oraz tropizm, koinfekcje stwarzają ryzyko powstania cząstek wirusa hybrydowego o szerokim tropizmie i zwiększonym unikaniu odporności.

Odniesienie:

• 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

.