Исследование проводилось с использованием метапневмовируса человека (HMPV). Вирус был обнаружен в 2001 году, но последующие исследования показали, что он циркулировал среди людей не менее 50 лет и во всем мире считается опасным вирусом. 2 причины респираторных инфекций, которые могут быть особенно опасны для младенцев и пожилых людей.
HMPV принадлежит к тому же семейству, что и респираторно-синцитиальный вирус (RSV).
1 причина респираторных инфекций человека, которая также может вызывать серьезные заболевания у младенцев и пожилых людей, что означает, что эти результаты могут быть многообещающими для разработки вакцины против RSV.
«Это интересно, потому что RSV был открыт в 1953 году, но у нас до сих пор нет вакцины. «Вирус подавляет врожденный иммунный ответ и может снова и снова заражать одного и того же человека», – сказал Цзяньжун Ли, старший автор исследования и профессор вирусологии факультета биологических наук Университета штата Огайо и член Института инфекционных заболеваний штата Огайо.
"Теперь у нас есть мутантный штамм HMPV, который может вызвать более высокий иммунный ответ.
Прямо сейчас мы работаем над переводом той же концепции, чтобы увидеть, может ли она работать и для RSV."
Для этого исследования, опубликованного сегодня (фев.
3, 2020) в журнале Nature Microbiology исследователи определили, что HMPV использует обычную модификацию своей РНК, чтобы скрыться от врожденного иммунного ответа, который является первой линией защиты организма от любых чужеродных захватчиков. Избежание такой реакции позволяет вирусу использовать клетки-хозяева для копирования самого себя и вызывать инфекцию.
Блокируя модификацию РНК, исследователи обнаружили в клеточных исследованиях, что созданная ими мутированная форма вируса неожиданно активировала более сильный, чем обычно, врожденный иммунный ответ. Сильный врожденный ответ является ключом к развитию адаптивного иммунного ответа, выработке организмом антител против определенного патогена.
Тест на хлопковых крысах показал, что мутантный вирус эффективно действует как вакцина против HMPV, предотвращая инфекцию и вызывая как сильный врожденный иммунный ответ, так и эффективный адаптивный ответ.
Модификация РНК, лежащая в основе этого исследования, известна как модификация N6-метиладенозина (форма эпигенетического метилирования), которая, как предполагается, является механизмом выживания, который развивался с течением времени. Это часто наблюдаемое изменение в РНК было обнаружено в 1970-х годах, но с тех пор его биологическая функция оставалась загадкой.
Лаборатория Ли – одна из немногих в Соединенных Штатах, изучающих HMPV, и он и его коллеги намеревались выяснить, есть ли у РНК HMPV эта модификация, известная как метилирование m6A, которое, как они обнаружили, имеет место, а затем выяснить, как эта модификация влияет на поведение вируса.
Команда использовала сложную технологию, называемую высокопроизводительным секвенированием, чтобы идентифицировать вирусный ген, который содержит наибольшее количество метилирования m6A. Затем исследователи разработали мутированную форму вируса, исключив эти модификации, чтобы они могли оценить, как вирус функционирует без них.
При попадании в клетки человека мутантный вирус вызвал выработку белка, называемого интерфероном типа I, противовирусной молекулы, что указывало на активацию врожденного иммунного ответа – и уровень этого белка был выше, чем он был бы в условиях нормального иммунного ответа.
"Это вызвало большой вопрос", – сказал Ли. "Почему вирус, лишенный этого метилирования, может вызывать гораздо более высокий врожденный иммунный ответ??"
Отслеживая клеточные сигналы, необходимые для генерации врожденного иммунного ответа, ученые определили, что модификация РНК позволила вирусу спрятаться от иммунной системы за счет снижения способности иммунного белка хозяина распознавать разницу между вирусной РНК (несамо-РНК) и хозяином. РНК (собственная РНК).
«Мы знаем, что когда вирус заражает клетки, он производит РНК, а человеческие клетки во врожденном ответе пытаются разделить собственную РНК и чужую РНК», – сказал Ли. "Вирус умен: он получил это метилирование, и теперь врожденная реакция нашего хозяина запуталась.
Вот как вирус ускользает от врожденного иммунного ответа."
"Мы очень рады этому открытию. Эта новая функция m6A также может сохраняться во многих вирусах ", – сказала Мицзя Лу, первый автор и научный сотрудник лаборатории Ли.
Производство более высокого уровня интерферона типа I было важным открытием в клетках. Но чтобы быть действительно эффективной, вакцина должна побуждать организм также генерировать адаптивный иммунный ответ, вырабатывая антитела и Т-клеточные иммунные ответы против определенного вируса или бактерии. Исследователи провели эксперимент с мутантным вирусом на хлопковых крысах, чтобы увидеть, произойдет ли это.
По сравнению с хлопковыми крысами, получавшими плацебо, крысы, иммунизированные мутантным вирусом, а затем инфицированные HMPV, вырабатывали как врожденный, так и адаптивный иммунный ответ и были полностью защищены от репликации вируса в легких и носовых полостях.
«В случае хлопковых крыс мутантный вирус продуцировал большее количество интерферона типа I и вызвал более высокий ответ антител и более высокий иммунный ответ Т-клеток. Это означает, что вы активировали более высокую защитную способность против вирусной инфекции. Таким образом, мутация вируса повышает эффективность вакцины », – сказал Ли. "Это именно то, что мы хотим.
«Мы доказали концепцию, согласно которой эти мутантные вирусы являются улучшенными кандидатами на вакцины против HMPV."
Ли и его сотрудники подали заявку на патентование концепции использования мутантного вируса в качестве кандидата на вакцину от RSV и HMPV.
Работа поддержана Национальным институтом здоровья.