Hybridviruspartiklar bildade från samtidiga infektioner uppvisar immunflykt och förlängd tropism

Hybridviruspartiklar bildade från samtidiga infektioner uppvisar immunflykt och förlängd tropism

I en nyligen publicerad studie i Naturlig mikrobiologi Forskare undersökte interaktioner mellan virus och virus med hjälp av mänskliga lungceller samtidigt infekterade med två samcirkulerande virus som orsakar luftvägsinfektioner, respiratoriskt syncytialvirus (RSV) och influensa A-virus (IAV).

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

bakgrund

Intracellulära patogener såsom virus uppvisar i allmänhet tropism, som visar affinitet för utvalda celltyper. Vissa celler och vävnader kan saminfekteras av taxonomiskt olika virus eftersom olika virus kan ha en affinitet för samma celltyp.

Saminfektioner ger en ekologisk nisch för virus att interagera med varandra. Dessa interaktioner inkluderar pseudotypning, där ytproteiner från ett virus inkorporeras i det andra viruset, eller så kan de leda till genomiska omarrangemang som kan leda till helt nya stammar med ökad infektionspotential. Medan vissa studier hävdar att sjukdomsutfall är oberoende av samtidiga infektioner, indikerar andra en ökning av allvarliga utfall på grund av samtidiga infektioner. Mekanismerna för virala interaktioner under samtidiga infektioner som bestämmer sjukdomsprogression förblir dock oklara.

Om att studera

I den aktuella studien användes Madin-Darby hundnjurceller (MDCK) och humana epidermoidkarcinomceller (HEp-2) för att odla hemagglutinin-1-neuraminidas 1 (H1N1) IAV respektive RSV stam A2 virusstammar. Odlade humana lungadenokarcinomceller (A549) infekterades med IAV och RSV individuellt och synkront vid hög infektionsmångfald (MOI).

Plackanalyser användes för att bestämma infektiösa titrar av IAV och RSV i MDCK- respektive HEp-2-celler. Immunfluorescensmikroskopi användes för att utvärdera enstaka och saminfekterade celler för att bestämma effekten av saminfektioner på lokaliseringen av virala proteiner och proportionerna av infekterade celler. Virioner innehållande IAV-hemagglutinin och RSV-fusionsglykoprotein-immunoletiketter undersöktes med användning av superupplösningskonfokalmikroskopi för att bestämma om blandning av de två virala glykoproteinerna resulterade i de spirande viruspartiklarna som innehöll komponenter av IAV och RSV.

Dessutom utfördes kryo-elektrontomografi för att undersöka de strukturella egenskaperna hos RSV- och IAV-filamenten som spirar från de saminfekterade cellerna. Dessutom, eftersom hybridviruspartiklar skulle innehålla ytglykoproteiner från både RSV och IAV, användes antikroppar mot IAV-hemagglutinin och RSV-fusionsglykoproteinet i neutraliseringsanalyser mot IAV- och RSV-virus insamlade från individuellt och synkront infekterade celler.

Den cellulära receptorn för IAV, sialinsyra, avlägsnades med användning av neuraminidas, och celler inokulerades med IAV- och RSV-virus från individuellt infekterade eller saminfekterade celler för att bestämma om inkorporering av RSV-glykoproteiner kunde expandera IAV-receptortropismen hos hybridviruspartiklar. Celler immunfärgades för IAV- och RSV-nukleoproteinerna och kvantifierades.

Breath Biopsy®: The Complete Manual eBook

Introduktion till andningsbiopsi, inklusive biomarkörer, teknik, tillämpningar och fallstudier. Ladda ner en gratis kopia

Dessutom saminfekterades humana bronkiala epitelceller med RSV och IAV, och paraffininbäddade infekterade kulturer immunfärgades för IAV-hemagglutinin och nukleoprotein och hela RSV-virionen för att avgöra om andra relevanta biologiska system bildade hybridviruspartiklar.

Resultat

Resultaten rapporterade att IAV-titrar var lika med eller något högre och RSV-titrar var lägre i saminfekterade celler än i celler infekterade med de två virusen individuellt. I motsats härtill, i celler saminfekterade med IAV och rhinovirus, inhiberades IAV-replikation. Detta antydde att resultaten av saminfektion var beroende av typen av virus som var involverade och de efterföljande virusspecifika cellulära svaren.

Dessutom visade studien att hybridviruspartiklarna som genererades under samtidiga infektioner innehöll strukturella, funktionella och genomiska komponenter från båda föräldravirusen och var infektiösa. Dessa hybridviruspartiklar visade undvikande av IAV-riktad neutralisering och förmågan att infektera neuraminidas-behandlade IAV-receptornegativa celler, vilket indikerar modifierad antigenicitet och breda tropismegenskaper.

Neutraliseringsanalysen med användning av anti-RSV-glykoproteinantikroppar visade att inträde av hybridviruspartiklar i celler medieras av RSV-fusionsglykoproteinet, vilket tyder på att IAV kan rekrytera ett icke-relaterat viralt glykoprotein som ett funktionellt höljeprotein.

Även om IAV-infektioner i allmänhet är begränsade till de övre luftvägarna, kan hybridviruspartiklar med strukturella och funktionella komponenter av båda virusen möjliggöra IAV-infektioner i de nedre luftvägarna. Dessa resultat indikerar den potentiella ökningen i patogenicitet och svårighetsgrad av sjukdomen, såväl som komplikationer såsom viral lunginflammation.

Dessutom, eftersom IAV genomgår höga mutationshastigheter, kan hybridviruspartiklar som infekterar de nedre luftvägarna leda till urval av viruspartiklar med ökad patogenes och större tropism för de nedre delarna av luftvägarna. Resultaten visade också att hybridviruspartiklar bibehölls under flera infektionsomgångar och stödde spridningen av IAV till refraktära cellpopulationer.

Saminfektion av humana bronkiala epitelceller visade bildandet av hybridviruspartiklar i biologiskt relevanta vävnader och indikerade att eftersom IAV och RSV båda cirkulerar under samma säsong och delar tropismen för cilierade epitelceller, är sannolikheten för saminfektioner och in vivo generering av hybridviruspartiklar hög.

Slutsatser

Sammantaget visade studien att saminfektioner av RSV och IAV bildar hybridviruspartiklar som har modifierad antigenicitet och expanderat tropism och föreslog möjligheten för andra sådana hybridviruspartikelformationer från saminfektioner med pleomorft höljevirus såsom RSV.

Författarna tror att även om bildningen av hybridviruspartiklar beror på olika faktorer andra än strukturella kompatibiliteter, såsom överlappning i cirkulationssäsong och geografi och tropism, utgör saminfektioner risken för hybridviruspartiklar med bred tropism och ökat immunförsvar.

Hänvisning:

• 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

.