Вирус, вызывающий COVID-19, использует скрытные приемы, чтобы выживать, и один из секретов его успеха заключается в том, что он прячется от иммунной системы, распространяясь путем передачи вируса от клетки к клетке.
Эксперименты на клеточных культурах показали, что SARS-CoV-2 ограничивает выделение вирусных частиц, которые могут быть инактивированы антителами, вместо этого он прячется в стенках клеток и распространяется между ними.
"По сути, это подпольная форма передачи вируса",
- говорит ведущий автор исследования Шань-Лу Лю, профессор вирусологии на факультете ветеринарных бионаук Университета штата Огайо.
"SARS-CoV-2 может эффективно распространяться от клетки к клетке, потому что в этом случае иммунитет хозяина практически не блокирует его. Клетки-мишени становятся клетками-донорами, и это становится волной распространения, поскольку вирус просто не выходит из клеток".
Лю и коллеги обнаружили и другие удивительные подробности о SARS-CoV-2: только белок спайка на его поверхности обеспечивает передачу вируса от клетки к клетке, а первичный рецептор вируса на клетках-мишенях, с которым связывается спайк, не является необходимой частью процесса передачи вируса от клетки к клетке. Кроме того, они обнаружили, что нейтрализующие антитела менее эффективны против вируса, когда он распространяется между клетками. Результаты исследования были опубликованы 22 декабря в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Главным направлением этой работы было сравнение SARS-CoV-2 с коронавирусом, вызвавшим вспышку атипичной пневмонии 2003 года, известным как SARS-CoV. Полученные результаты помогают объяснить, почему, хотя первая вспышка привела к гораздо более высоким показателям летальности и длилась всего восемь месяцев, мы скоро преодолеем двухлетний рубеж нынешней пандемии, причем большая часть случаев протекает бессимптомно.
Сравнение показало, что SARS-CoV, вызвавший атипичную пневмонию в 2003 году, более эффективен, чем SARS-CoV-2, в так называемой бесклеточной передаче, когда свободно плавающие вирусные частицы инфицируют клетки-мишени, связываясь с рецептором на их поверхности, но при этом остаются уязвимыми для антител, выработанных предыдущей инфекцией и вакцинами. SARS-CoV-2, с другой стороны, более эффективен при передаче вируса от клетки к клетке, что затрудняет его нейтрализацию антителами.
Различная эффективность вирусов была впервые продемонстрирована в экспериментах с использованием псевдовирусов - неинфекционного вирусного ядра, снабженного на поверхности белками-шипами обоих видов коронавирусов. Белок шипа необходим и достаточен для передачи вируса SARS-CoV-2 и SARS-CoV от клетки к клетке и единственным отличием этих псевдовирусов были белки шипа", - сообщил Лю.
При более глубоком изучении этих различий исследователи обнаружили, что SARS-CoV-2 также более способен, чем SARS-CoV, инициировать слияние с мембраной клетки-мишени - еще один ключевой шаг в процессе проникновения вируса. И это более эффективное слияние было ассоциировано с улучшенной передачей вируса от клетки к клетке. Парадоксально, но слишком тесное слияние клеточных мембран приводит к гибели клеток и может препятствовать передаче вируса от клетки к клетке, что также обнаружил Лю.
Затем ученые обратились к роли рецептора ACE2, белка на поверхности клеток, который служит воротами для проникновения вируса. Неожиданно исследователи обнаружили, что клетки, на поверхности которых нет или низкий уровень ACE2, могут быть пенетрированы вирусами, что обеспечивало надежную передачу вируса от клетки к клетке. "Не существует четкой корреляции между уровнем SARS-CoV-2 и уровнем ACE2", - говорит Лю. "ACE2 может быть необходим для первоначального инфицирования, но как только инфекция закрепилась, вирус больше не нуждается в ACE2, так как он может распространяться от клетки к клетке".
Наконец, в ходе экспериментов по тестированию образцов крови пациентов с COVID-19 против настоящего SARS-CoV-2 исследователи установили, что вирус может уклоняться от ответа антител при передаче от клетки к клетке, но нейтрализация вируса антителами в внеклеточном режиме передачи была эффективной.
"Мы смогли подтвердить, что передача вируса от клетки к клетке не чувствительна к ингибированию антителами от пациентов с COVID или вакцинированных лиц", - сказал Лю. "Устойчивость передачи вируса от клетки к клетке к нейтрализации антителами - это, вероятно, то, за чем мы должны следить по мере появления новых вариантов SARS-CoV-2, включая самый последний, Омикрон". В этом смысле разработка эффективных противовирусных препаратов, направленных на другие этапы развития вирусной инфекции, имеет решающее значение".
Остается еще много неизвестных вопросов, включая точный механизм распространения вируса от клетки к клетке, как это может повлиять на реакцию человека на вирусную инфекцию, и способствует ли эффективная передача вируса от клетки к клетке появлению и распространению новых вариантов. Лаборатория Лю планирует дополнительные исследования с использованием аутентичного вируса и клеток легких человека для дальнейшего изучения этих вопросов.
