Трансплантация органов и стволовых клеток является проверенным и часто используемым методом в повседневной современной клинической практике. Однако, даже при регулярном проведении трансплантации в специализированных центрах, некоторые пациенты все равно впоследствии испытывают ряд серьезных осложнений. Среди прочего, инфекции, вызванные грибами и вирусами, могут поставить под угрозу терапевтический успех. Например, критической может быть коинфекция цитомегаловирусом, относящимся к семейству вирусов герпеса, и грибком Aspergillus fumigatus. Такая комбинация патогенных микроорганизмов представляет серьезную медицинскую угрозу при трансплантации органов и стволовых клеток.
В настоящее время группа ученых из нескольких немецких исследовательских институтов и клиник разработала новый метод изучения этих двух патогенов, их взаимодействия друг с другом и с зараженными ими клетками человека. Главный результат: коинфекция этими двумя патогенами больше "чем сумма частей". Вирусы и грибы взаимодействуют синергетически в организме человека, где они запускают определенные гены, которые становятся активными только при одновременном заражении обоими патогенами.
Результаты были опубликованы в журнале "Cell Reports".
"Для нашего исследования мы разработали метод под названием Triple RNA-seq", - объясняет Александр Вестерманн, один из главных авторов исследования. Ученые усовершенствовали известный метод, который на протяжении многих лет является неотъемлемой частью исследований инфекции: двойное РНК-секвенирование.
Термин "RNA-seq" это сокращение от РНК-секвенирование. Эта методика позволяет одновременно и точно определять активность тысяч генов, что дает возможность идентифицировать и лучше понимать изменения, происходящие при протекании заболеваний. Разработка двойного секвенирования РНК позволила документировать не только генную активность патогена, но и реакцию пораженной им клетки-хозяина. Это позволило ученым проследить сложные причинно-следственные связи в ходе инфекции.
Теперь тройное секвенирование РНК препарирует экспрессию генов трех игроков и их взаимодействие в инфекционных процессах. "До сих пор наука во многих случаях не знала, почему инфекция определенным патогеном может сделать пораженного человека более восприимчивым к инфекции вторым патогеном", - объясняет молекулярный биолог Юрген Леффлер. В таких случаях двойное РНК-секвенирование была недостаточно для получения желаемых ответов.
В своей работе исследователи использовали разработанный ими метод тройного РНК-секвенирования, чтобы исследовать, что происходит, когда определенные клетки иммунной системы (известные как дендритные клетки, дериваты моноцитов) заражены как Aspergillus fumigatus, так и человеческим цитомегаловирусом.
Они смогли доказать, что эти два патогена воздействуют друг на друга, одновременно воздействуя на клетку иммунной системы иначе, чем один патоген. Например, цитомегаловирус ослабляет грибковую активацию провоспалительных сигналов, в то время как Aspergillus влияет на вирусный клиренс - время, необходимое для того, чтобы вирус стал необнаруживаемым при тестировании.
В то же время, команда выявила специфические гены в иммунных клетках, профили экспрессии которых значительно отличаются при заражении обоими патогенами, по сравнению с одиночной инфекцией. Таким образом, эти гены могут служить биомаркерами для своевременной идентификации коинфекции после трансплантации.
Теперь ученые надеются, что технология тройного РНК-секвенирования также поможет лучше понять другие случаи распространенных коинфекций и предотвратить их потенциально серьезные последствия. "Многообещающие модели для понимания того, как инфекция делает хозяина более восприимчивым к другому патогену, включают в себя определенные штаммы Salmonella и вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), стрептококки и вирус гриппа, или хламидиоз и вирус герпеса человека", - говорит Вестерманн. В качестве следующего шага Вестерманн планирует использовать метод тройного РНК-секвенирования для исследования инфекций, при котором два различных типа бактерий совместно влияют на течение заболевания.
