Replikacja wariantów SARS-CoV-2 w różnych modelach komórkowych i narządowych

Pojawienie się genetycznie zróżnicowanych wariantów koronawirusa 2 ciężkiego ostrego zespołu oddechowego (SARS-CoV-2), o zmienionych cechach fenotypowych, nastąpiło z powodu utrzymującej się mutacji oryginalnego szczepu po raz pierwszy zgłoszonej w Wuhan w Chinach w 2019 r. W 2021 r. WHO sklasyfikowany WHO klasyfikuje te zmienne jako zmienne będące przedmiotem zainteresowania (VOC) i zmienne będące przedmiotem zainteresowania (VOI) na podstawie przenoszenia, ciężkości i zdolności do ucieczki przed odpowiedziami immunologicznymi.

Stado: Zależna od wysokości przewaga replikacji po wejściu B.1.1.7 i B.1.617.2 nad B.1 SARS-CoV-2 w ludzkiej linii komórkowej płuc z niedoborem ACE-2.. Źródło zdjęcia: CKA / Shutterstock

SARS-CoV-2 Alfa i Delta PiątyAriantes

Szczep B.1.1.7 jest również znany jako wariant Alpha i jest klasyfikowany jako VOC. Po raz pierwszy odnotowano go w Wielkiej Brytanii we wrześniu 2020 r. Naukowcy ujawnili, że wariant alfa ma znacznie wyższą liczbę reprodukcji i powoduje cięższe infekcje z wyższą śmiertelnością niż oryginalny szczep.

Stosunki B.1.617.2 są znane jako wariant delta i należą do kategorii LZO. Ten wariant został po raz pierwszy zgłoszony w Indiach w październiku 2020 r. Ma wyższą zdolność przenoszenia i powoduje ciężką chorobę z wyższą śmiertelnością. Obecnie na świecie dominuje wariant delta.

Badania genomowe ujawniły cechy genetyczne B.1.1.7 składające się z grupy mutacji obejmujących delecję aminokwasów 69, 70 i 144 w domenie na końcu aminowym. Zawiera również wymianę N501Y w domenie wiążącej receptor (RBD) regionu Spike SARS-CoV-2. Inne mutacje występujące w domenie S1 białka wypustkowego to P681H, T716 i D1118H w domenie S2.

Naukowcy wskazali, że brakuje funkcjonalnych korelacji między promowaniem przenoszenia i patogenicznością B.1.1.7 i B.1.617.2. Wcześniejsze badania wykazały, że osoby zakażone B.1.1.7 i B.1.617.2 wydzielają wirusowe RNA na zwiększonym poziomie i przez dłuższy czas. Badania te wykazały również, że w porównaniu z B.617.2, B.1.1.7 jest łatwo neutralizowany przez przeciwciała. Ponadto, w porównaniu z barwieniem alfa, szczep delta może uniknąć odpowiedzi immunologicznej wywołanej szczepieniem lub naturalną infekcją.

Naukowcy zauważają, że częstotliwość B.1.1.7 in vitro i in vivo różni się w zależności od zastosowanego modelu. Na przykład niektóre hodowle komórek nabłonkowych i modele chomików wykazały równą lub gorszą częstość występowania typu B.1.1.7. , natomiast modele naczelnych i fretek wykazywały minimalnie lepszą replikację. Modele zwierzęce mają ograniczoną zdolność do odtwarzania procesów adaptacyjnych, które zachodzą w wirusie podczas endemiczności u ludzi.

Nowe badanie zostało opublikowane w dniu bioRxiv*Serwer prepress koncentruje się na identyfikacji ludzkiej linii komórkowej, która odzwierciedla powtarzalny fenotyp B.1.1.7 i B.1.617.2. W tym badaniu przeanalizowano replikację wirusów B.1.1.7 w różnych modelach komórek, narządów i chomików karłowatych.

o sstąd

Wcześniejsze badania wykazały, że SARS-CoV-2 infekuje głównie komórki nabłonka, a pacjenci z B.1.1.7 wydzielają wirusowe RNA 10 razy więcej niż oryginalny szczep. Biorąc to pod uwagę, badacze obecnego badania wysunęli hipotezę, że B.1.1.7 ma zaletę replikacji w hodowlach ludzkich komórek nabłonkowych.

Badanie to ujawniło, że chociaż wszystkie nieśmiertelne, pierwotne i organoidalne hodowle uwzględnione w tym badaniu były wysoce podatne na zakażenie SARS-CoV-2, nie zidentyfikowano żadnego specyficznego wzrostu specyficznego dla B.1.1.7. Wynik ten jest zgodny z poprzednimi badaniami, w których odnotowano podobną stopę wzrostu B.1.1.7 i B.1. Wirusy w zwykłych komórkach hodowlanych i pierwotnych ludzkich komórkach nabłonka dróg oddechowych (HAE). Naukowcy nie zidentyfikowali zainfekowanych kultur dopiero po dziesięciu dniach, a w ludzkich organoidach nie zaobserwowano gwałtownego wzrostu produkcji wirusa.

Niniejsze badanie jest również zgodne z wcześniejszymi doniesieniami i potwierdziło, że nie było znaczących różnic we wzroście między wariantami B.1.1.7 i B.1 u eksperymentalnie zakażonych chomików karłowatych. poinformował, że b 1.1.1.7 jest wysoce zaraźliwy, a jego transmisję można podsumować tylko w niektórych modelach zwierzęcych, ale nie można tego wykazać w większości systemów hodowli komórkowych.

Autorzy przeprowadzili biochemiczny test rozszczepiania peptydów i zaobserwowali zmniejszone rozszczepienie proteolityczne w komórkach zakażonych wirusem SARS i komórkach zakażonych SARS-CoV-2, co jest zgodne ze spadkiem wstępnego traktowania za pośrednictwem furyny kolca B.1.1.7. Chociaż u pacjentów zaobserwowano zwiększoną częstość występowania B.1.1.7, trudno było zarejestrować wczesny etap infekcji w obserwacjach klinicznych ze względu na późne pobieranie próbek, co czyni badania kultur komórkowych potencjalnie bardziej wnikliwymi. Naukowcy stwierdzili, że hodowle komórkowe analizowane w tym badaniu mogą nie odzwierciedlać różnic w produkcji wirusa na późniejszych etapach infekcji tkanek ze względu na ograniczony efekt działania cytopatogennego in vitro.

Niniejsze badanie ujawniło opóźniony początek efektu cytopatycznego, wolniejszy wzrost produkcji wirusa i umiarkowany spadek poziomu ekspresji IFNL w przypadku B.1.1.7. Obserwacje te są zgodne z kryptyczną inwazją tkanek z początkową ograniczoną produkcją PAMP i skuteczniejszym unikaniem wrodzonej odporności komórki. Chociaż autoimmunizacja komórkowa może być zaangażowana podczas infekcji, początek infekcji i stopień infekcji zależą od kilku czynników.

Naukowcy wykazali, że komórki NCI-H1299 wytwarzały wyższy poziom replikacji i produkcji zakaźnych wirusów związanych zarówno z B.1.1.7, jak i B.1.617.2. Ta linia komórkowa jest pozbawiona wykrywalnego białka ACE2 i pozostaje podatna na zakażenie SARS-CoV-2 nawet w obecności przeciwciał neutralizujących ACE2.

przyszłe studia

Autorzy stwierdzili, że potrzebne są dalsze badania w celu zidentyfikowania hipotetycznego alternatywnego receptora dla SARS-CoV-2. Zaleca się również badania związane ze środowiskiem komórkowym komórek NCI-H1299, aby lepiej zrozumieć częstotliwość SARS-CoV-2 B.1.1.7 i B.1.617.2.

*Ważna uwaga

bioRxiv publikuje wstępne raporty naukowe, które nie podlegają wzajemnej ocenie, a zatem nie powinny być uważane za rozstrzygające, ukierunkowywać praktykę kliniczną/zachowania związane ze zdrowiem lub być traktowane jako ustalone informacje.