Биологи Карельского научного центра РАН пытаются выяснить, как долго вирус SARS-CoV-2 может сохраняться в организме человека и какие клеточные механизмы в этом участвуют. Исследование, поддержанное грантом РНФ, поможет узнать больше о биологии вируса и его взаимодействии с организмом хозяина. Подробнее о работе карельских ученых рассказала руководитель проекта Ольга Викторовна Балан.
Справка. Ольга Викторовна Балан ― кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии Карельского научного центра РАН, старший научный сотрудник Центра медико-биологических исследований отдела комплексных научных исследований Карельского научного центра РАН.
― Правда ли, что так же, как и вирус герпеса, SARS-CoV-2, однажды попав в организм, остается с человеком на всю жизнь?
― Ответ на этот вопрос мы ищем в наших исследованиях. Несмотря на то что после пандемии прошло достаточно много времени, до сих пор точно неизвестно, остается ли этот вирус с человеком навсегда. Некоторые лаборатории в России, в том числе и мы, занимаются поиском механизмов, которые SARS-CoV-2 использует для того, чтобы его частицы сохранялись в организме.
Некоторые РНК-содержащие вирусы, к которым относится и SARS-CoV-2, используют внутриклеточные механизмы самого хозяина для того, чтобы не быть элиминированными, то есть выведенными из организма.
В процессе эволюции вирусы приспосабливаются к тому, чтобы успеть сохраниться в организме. Что касается SARS-CoV-2, то здесь все еще остается очень много вопросов, и чем больше мы изучаем проблему, тем больше их появляется.
― А что уже удалось достоверно установить?
― Сейчас точно понятно, что для того, чтобы сохраниться, SARS-CoV-2 задействует внутриклеточные механизмы хозяина, поддерживающие РНК организма в стабильном состоянии, что необходимо для быстрой реакции клетки на изменяющиеся факторы среды и последующей наработки белка.
― Как это сказывается на работе затронутых клеток? Какие у вируса предпочтения в выборе мишеней?
― Вирус атакует в первую очередь эпителиальные клетки, то есть те, что выстилают слизистые оболочки дыхательных путей и кишечника. SARS-CoV-2 также нацелен на клетки кровеносной системы. Какой бы орган человека мы ни взяли, там найдутся клетки, который «облюбовал» этот вирус. Сейчас уже установлено, что коронавирус проникает в организм через клетки, имеющие рецептор ангиотензинпревращающего фермента II типа (ACE2). Этот рецептор присутствует практически во всех наших клетках, но вопрос заключается в том, в каких именно клетках SARS-CoV-2 сохраняется.
― Что говорят об этом ваши эксперименты?
― В своих исследованиях мы использовали венозную кровь человека, содержащую помимо эритроцитов (обеспечивающих транспорт кислорода к органам и тканям) огромное количество других клеток иммунной системы. В качестве объекта изучения мы выбрали клетки врожденной иммунной системы, которые первыми реагируют на появление опасности, играя роль троянского коня: они мигрируют практически во все органы и ткани, превращаясь в макрофаги и обеспечивая иммунную защиту.
Наши исследования клеток крови показали, что вирусные частицы могут детектироваться в организме даже спустя год после перенесенной инфекции.
То, что SARS-CoV-2 может оставаться с человеком надолго, подтвердили и исследования зарубежных коллег, обнаруживших вирусный S—белок в моноцитах спустя полтора года после перенесенной болезни. Тем не менее мы пока не знаем, можно ли считать коронавирусную инфекцию сезонным явлением или же она, как и герпес, присутствует в организме всю жизнь и активируется в моменты ослабления иммунной системы.
Клеточный сортер последнего поколения Future Technology (Китай), приобретенный в рамках национального проекта «Наука и университеты», открывает новые возможности для исследований: прибор не просто анализирует различный состав клеточной популяции, но и может сортировать клетки по заданным параметрам. Фото: Мария Дмитриева / КарНЦ РАН
― Как SARS-CoV-2 взаимосвязан с вирусом герпеса? Эти вирусы усиливают влияние друг друга или, напротив, подавляют?
― Есть множество штаммов герпеса. Они длительно присутствуют в организме, и у них есть так называемые ткани-убежища: это нервные окончания (в том числе и в головном мозге), находясь в которых, вирус прячется от иммунной системы и, когда она ослабевает, начинает атаковать организм. Нечто похожее происходит и с SARS-CoV-2, который становится активным при ослаблении наших защитных сил.
Когда пандемия COVID-19 только началась, было предположение, что люди, зараженные герпесом, менее подвержены коронавирусной инфекции, но на самом деле такой корреляции не существует и любая инфекция, ослабляя иммунитет, делает человека более уязвимым к дополнительным факторам риска, в том числе воздействию других вирусов и бактерий.
― В чем заключается главная сложность при создании лекарств от коронавирусной инфекции?
― В том, что мы не знаем всех мишеней SARS-CoV-2, то есть всех тех клеток, на которые он воздействует. Возможно, со временем удастся затормозить активность вируса с помощью каких-то ферментов, но есть риск, что вместе с вирусной активностью мы будем подавлять и ферментативную активность внутри наших клеток.
Подготовка пробы клеток в лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН. Фото: Мария Дмитриева / КарНЦ РАН
― Какие еще механизмы, помимо названных вами ранее, помогают SARS-CoV-2 закрепиться в организме?
― Нуклеотидные последовательности вируса кодируют как структурные белки, составляющие его основу (спайковый и капсидный белки), так и неструктурные. Последние, в свою очередь, хоть и не входят в структуру самого вируса, активно помогают уходить от системы клеточной защиты хозяина.
Таким образом, взаимодействие с внутриклеточными факторами и молекулами активирует систему, позволяющую вирусу использовать для своей репликации клеточные ферменты хозяина, а также, как я уже говорила выше, задействовать механизмы, которые в норме используются для стабилизации молекулы РНК и синтеза белков.
Кроме того, один из неструктурных белков вируса активно взаимодействует с белковым комплексом распознавания «свой — чужой». Вирус подавляет активность этого комплекса, блокируя передачу сигнала о том, что в человеческую клетку проник чужеродный элемент. Из-за этого наш организм не может защитить себя должным образом.
― К каким последствиям может приводить такая поломка?
― Я бы не назвала это поломкой. Это скорее блокирование активности белка. Что касается клинических последствий, то, я думаю, практически каждый из нас столкнулся с так называемым постковидным синдромом. В некоторых случаях уязвимость организма, перенесшего коронавирусную инфекцию, может приводить к очень серьезным проблемам, например развитию аутоиммунных заболеваний: ревматоидного артрита, системной красной волчанки, сахарного диабета и других. В данном случае ковид выступает триггером заболевания, которое при отсутствии вируса могло бы никогда и не появиться в жизни пациента.
― Это касается последствий впервые перенесенной инфекции или повторные случаи заражения тоже могут приводить к такой картине?
― У нас есть некоторая статистика, показывающая, что люди больше подвержены развитию тяжелых недугов после второго случая заражения SARS-CoV-2, но здесь речь идет о фиброзных заболеваниях. Если же говорить об аутоиммунных диагнозах, то больше всего их было после первично перенесенной инфекции. Коронавирус очень многогранен и способен приводить к большому количеству разных последствий. Нужно помнить, что это многофакторное заболевание, затрагивающее практически весь организм, и сказать, в каком конкретно органе произойдут изменения и к какой клинической картине это приведет, не представляется возможным.
SARS-CoV-2 может детектироваться в клетках крови человека даже спустя полтора года после перенесенного заболевания. Фото: phonlamaiphoto / 123RF
― Сколько времени, на ваш взгляд, потребуется, чтобы установить, как долго SARS-CoV-2 сохраняется в организме?
― Сложно сказать точно. Я думаю, что самое главное ― понять механизмы, которые вирус использует, чтобы закрепиться в организме, и тогда ответ на ваш вопрос будет найден.
― Наш геном содержит элементы более древних вирусов. В чем их польза?
― Могу предположить, что благодаря тому, что в наш организм интегрировано такое большое количество различных повторов и нуклеотидных последовательностей от вирусов, мы имеем большой спектр антител, позволяющих нашему врожденному иммунитету бороться с различными инфекциями и заболеваниями.
― О каких повторах идет речь?
― В геноме человека (как и других организмов) есть так называемые мобильные генетические элементы, среди которых ― короткие повторяющиеся последовательности ДНК, появившиеся в результате обратной транскрипции коротких молекул РНК (SINE-повторы). Часть этих повторов — не что иное, как остатки прошлых ретровирусных (РНК) инфекций, перенесенных когда-то человеком.
― Как человек, профессионально изучающий SARS-CoV-2, что бы вы посоветовали, дабы избежать опасных последствий встречи с вирусом?
― Следить за здоровьем. Стандартные рекомендации для профилактики любой вирусной инфекции включают в себя правильный режим труда и отдыха, отсутствие переохлаждений и т.п.; не менее важно правильно питаться и своевременно обеспечивать себя необходимыми витаминами, и тогда защитные силы организма позволят нам быть менее восприимчивым к любым инфекциям.
Все фотографии в материале: Александр Козлов / «Научная Россия»