Minęło 17 lat, odkąd koronawirus SARS-CoV groził przekształceniem się w globalną pandemię. Dzięki szybkim wysiłkom mającym na celu powstrzymanie epidemii, populacja świata uniknęła najgorszego.
Tym razem nie mieliśmy szczęścia. To, co sprawia, że SARS-CoV-2 jest o wiele bardziej zaraźliwy niż jego poprzednik, to pytanie, na które możemy teraz odpowiedzieć, ponieważ naukowcy odkrywają kolejny sposób, w jaki wirus dostaje się do naszych komórek.
Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Monachium w Niemczech i Uniwersytetu Helsińskiego w Finlandii przeprowadzili badanie, w wyniku którego odkryto receptor zwany neuropiliną-1, który umożliwia nowemu koronawirusowi zakażenie naszych tkanek.
To konkretne białko jest stosunkowo obfite w komórkach wyściełających jamę nosową, więc wirusowi nie jest trudno osiedlić się w naszym organizmie, namnażać się, a następnie rozprzestrzenić na nowego gospodarza.
Na początku tego roku odkryto, że receptor zwany enzymem konwertującym angiotensynę 2 (ACE2) pomaga koronawirusowi wiązać się z powierzchnią komórek, podczas gdy enzym zwany transbłonową proteazą serynową typu II (TMPRSS2) ma kluczowe znaczenie dla jego wejścia.
Ten rodzaj molekularnego hakowania dobrze wyjaśnia, dlaczego oba koronawirusy SARS uszkadzają szereg tkanek w naszym ciele, od wyściółki płuc po przewód pokarmowy.
Ale nie mówi, dlaczego jeden z wirusów rozprzestrzenia się lepiej niż drugi.
“ Punktem wyjścia naszych badań było to, dlaczego SARS-CoV, koronawirus, który doprowadził do lokalnej epidemii w 2003 roku, i SARS-CoV-2 rozprzestrzeniają się na tak różne sposoby, mimo że mają ten sam główny receptor ACE2 '' – mówi wirusolog z Uniwersytetu Helsińskiego Ravi Ohha.
Ważny element układanki pojawił się podczas porównywania dwóch genomów wirusów; SARS-CoV-2 dopasował sekwencje odpowiedzialne za tworzenie kolczastego zestawu „haczyków”, podobnie jak te używane przez inne niebezpieczne patogeny do wychwytywania tkanki żywiciela.
“ W porównaniu do swojego poprzednika, nowy koronawirus zyskał 'dodatkowy kawałek' białek powierzchniowych, który znajduje się również w cierniach wielu niszczycielskich ludzkich wirusów, w tym między innymi Ebola, HIV i wysoce patogennych szczepów ptasiej grypy '' – mówi Olli Vapalahti, również wirusolog z Uniwersytet Helsiński.
„Myśleliśmy, że może to doprowadzić nas do odpowiedzi. Ale jak?'
W porozumieniu z kolegami z całego świata naukowcy przyjęli neuropilinę-1 jako wspólny czynnik.
Zazwyczaj receptor ten odgrywa rolę w odpowiedzi na czynniki wzrostu ważne dla rozwoju tkanek, zwłaszcza nerwów. Ale w przypadku wielu wirusów jest to wygodny uchwyt, pozwalający na przetrzymanie komórek gospodarza wystarczająco długo, aby mogły się przedostać.
Mikroskopia elektronowa powierzchniowych kolców pokrywających cząsteczki SARS-CoV-2 z pewnością wskazała na możliwość wiązania się z receptorem.
Aby to potwierdzić, naukowcy wykorzystali przeciwciała monoklonalne specjalnie wyselekcjonowane do blokowania dostępu do neuropiliny-1.
Oczywiście „pseudowirusy” zawierające białka SARS-CoV-2 miały znacznie większe trudności z dostaniem się do środka, gdy neuropilina-1 była zablokowana.
„Jeśli myślisz o ACE2 jako o zamku drzwi wejściowych do komórki, to neuropilina-1 może być czynnikiem kierującym wirusa do drzwi” – mówi Vapalahti.
„ACE2 ulega ekspresji na bardzo niskim poziomie w większości komórek. Dlatego wirusowi nie jest łatwo znaleźć drzwi, do których mógłby wejść. Inne czynniki, takie jak neuropilina-1, mogą pomóc wirusowi znaleźć swoje drzwi ”.
Biorąc pod uwagę, że neuropilina-1 ulega ekspresji w dużych ilościach w tkankach nerwowych jamy nosowej, możemy sobie wyobrazić, że w przypadku SARS-CoV-2 rolka dywanu rozwija się, gdy tylko infekcja dostanie się do nosa.
Bliższe przyjrzenie się próbkom tkanek, które wyrażają neuropilinę-1 od zmarłych pacjentów z COVID-19, wzbudziło podejrzenia, a eksperyment na myszach pomógł potwierdzić rolę receptora w promowaniu wnikania wirusa do naszego układu nerwowego.
„Nasze laboratorium bada obecnie działanie nowych cząsteczek, które opracowaliśmy specjalnie w celu przerwania połączenia między wirusem a neuropiliną” – mówi Vapalahti.
Badania te zostały opublikowane w czasopiśmie Science.
Źródła: Zdjęcie: SARS-CoV-2 „Kolec” (czerwony) przyczepia się do neuropiliny (niebieski). (G.Balistreri & secondbaystudio.com)
