Как SARS-CoV-2 быстро повреждает клетки легких человека

Они обнаружили, что критически важный тип модификации белка, называемый «фосфорилирование», становится аберрантным в этих инфицированных клетках легких. Фосфорилирование белков играет важную роль в регулировании функции белков внутри клеток организма, и как изобилие белка, так и фосфорилирование белка обычно являются строго контролируемыми процессами в случае нормальных / здоровых клеток.

Однако они обнаружили, что SARS-CoV-2 приводит клетки легких в беспорядок, вызывая аномальные изменения в количестве белка и частоте фосфорилирования белка внутри этих клеток. Эти аномальные изменения помогают вирусу размножаться, в конечном итоге разрушая клетки. Уничтожение инфицированных клеток может привести к обширному повреждению легких.

Как SARS-CoV-2 быстро повреждает клетки легких человека

По словам исследователей, как только SARS-CoV-2 попадает в клетки легких, он быстро начинает использовать основные ресурсы клетки, которые в противном случае необходимы для нормального роста и функционирования клетки. «Вирус использует эти ресурсы для распространения, избегая атак иммунной системы организма.

Таким образом, образуются новые вирусы, которые впоследствии покидают истощенные и жестоко поврежденные клетки легких, оставляя их на самоуничтожение. Эти новые вирусы затем заражают другие клетки, где тот же цикл повторяется », — поясняет автор-корреспондент Эндрю Эмили, доктор философии, профессор биохимии в BUSM.

Исследователи изучили альвеолярные клетки легких в период от одного до 24 часов после заражения SARS-CoV-2, чтобы понять, какие изменения происходят в клетках легких сразу (через один, три и шесть часов после заражения SARS-CoV-2) и какие изменения происходят позже. (через 24 часа после заражения). Затем эти изменения сравнивали с неинфицированными клетками.

Все белки из инфицированных и неинфицированных альвеолярных клеток, соответствующие разным временным точкам, были извлечены и помечены уникальными метками штрих-кодирования, называемыми «тандемными метками массы». Эти метки, которые могут быть точно обнаружены только с помощью масс-спектрометра, позволяют надежно определять количество белка и фосфорилирования в клетках.

«Наши результаты показали, что по сравнению с нормальными / неинфицированными клетками легких, клетки легких, инфицированные SARS-CoV-2, показали драматические изменения в количестве тысяч белков и событиях фосфорилирования», — сказал Даррелл Коттон, доктор медицины, профессор патологии и лабораторной медицины в БУСМ и директор CReM.

«Кроме того, наши данные также показали, что вирус SARS-CoV-2 вызывает значительное количество этих изменений уже через час после заражения и закладывает основу для полного захвата клеток легких хозяина», — добавляет Эльке Мюлбергер. Кандидат медицинских наук, доцент микробиологии и главный научный сотрудник NEIDL.

«Есть важные биологические особенности, характерные для клеток легких, которые не воспроизводятся другими типами клеток, обычно используемыми для изучения вирусных инфекций», — сказал Эндрю Уилсон, доктор медицины, доцент медицины в BUSM и исследователь CReM. «Изучение вируса в контексте того типа клеток, который больше всего поврежден у пациентов, может дать понимание, которое мы не смогли бы увидеть в других модельных системах».

Исследователи также проанализировали свои данные, чтобы определить перспективные возможности для лечения COVID-19, и обнаружили, что по крайней мере 18 ранее существовавших клинически одобренных лекарств (разработанных первоначально для других медицинских состояний / заболеваний) могут быть потенциально повторно использованы для лечения COVID-19. . Эти препараты продемонстрировали исключительную способность блокировать распространение SARS-CoV-2 в клетках легких.

Исследователи считают, что эта информация бесценна и открывает путь к более новой, потенциально многообещающей и, что более важно, рентабельной и экономящей время терапевтической стратегии борьбы с COVID-19.

Исследователи Рагхувеера Кумар Гоэль, доктор философии; Адам Хьюм, доктор философии; Джесси Хуанг, доктор философии; Кристи Або, BA; Рианнон Вердер, доктор философии, и Эллен Судер, бакалавр наук, также внесли свой вклад в эти выводы.