Когда риновирус, являющийся наиболее распространенной причиной простуды, инфицирует слизистую оболочку носа, клетки организма начинают взаимодействовать, активизируя широкий спектр противовирусных защитных реакций. В статье, опубликованной в журнале Cell Press Cell Press Blue, исследователи демонстрируют, как взаимодействуют клетки в носовой полости, чтобы обеспечить нашу защиту от простуды? Исследователи полагают, что именно способность организма отражать воздействие риновируса, а не сам вирус, чаще всего определяет, заболеем ли мы и какой будет тяжесть симптомов.
«По словам Эллен Фоксман, ведущего автора исследования из Йельской школы медицины, риновирусы – наиболее распространённая причина простуды и респираторных заболеваний, особенно у людей с астмой и другими хроническими болезнями лёгких. Проведённое исследование дало возможность детально рассмотреть слизистую оболочку носа и выяснить, какие процессы происходят в организме во время инфекции, вызванной риновирусами, на клеточном и молекулярном уровнях».
Чтобы добиться этого, исследователи создали в лабораторных условиях человеческую носовую ткань. Стволовые клетки, взятые из носовой ткани человека, культивировались в течение месяца, обеспечивая их воздействием воздуха. В результате этой процедуры клетки претерпели дифференцировку и сформировали структуру, содержащую разнообразные типы клеток, характерные для носовых ходов и дыхательных путей лёгких, включая клетки, секретирующие слизь, и клетки с ресничками – подвижными элементами, напоминающими волоски, которые способствуют удалению слизи из лёгких.
«По словам Фоксмана, данная модель более достоверно демонстрирует отклики человеческого организма, чем стандартные клеточные культуры, применяемые в вирусных исследованиях. Риновирус поражает исключительно людей, поэтому органотипичные модели тканей человека представляют собой незаменимый инструмент для его изучения».
Благодаря разработанной модели стало возможным одновременно отслеживать взаимодействие тысяч отдельных клеток и оценивать, как изменяются эти взаимодействия при подавлении клеточных рецепторов, отвечающих за обнаружение риновируса. Это позволило ученым наблюдать за защитным механизмом, который ограничивает распространение риновирусных инфекций и управляется интерферонами – белками, препятствующими проникновению вирусов и их размножению.
При заражении клеток слизистой оболочки носа риновирусом, они начинают синтезировать интерфероны. Эти вещества активируют согласованную противовирусную реакцию, затрагивающую как инфицированные, так и расположенные рядом клетки, создавая неблагоприятные условия для размножения вируса. Быстрое начало действия интерферонов препятствует распространению вирусной инфекции. В ходе эксперимента, подавив эту защитную реакцию, ученые зафиксировали стремительное заражение значительно большего числа клеток, что повлекло за собой повреждения, а в ряде случаев и гибель инфицированных органоидов.
«По словам Бао Вана, первого автора исследования, проведенные эксперименты демонстрируют, насколько значима и действенна оперативная реакция интерферона в противостоянии риновирусной инфекции, даже если не задействованы клетки иммунной системы.
В ходе исследования были также зафиксированы иные реакции на риновирус, проявляющиеся при повышении активности вируса. К примеру, риновирус способен активировать альтернативный механизм распознавания, побуждающий инфицированные и неинфицированные клетки совместно производить избыточное количество слизи, провоцировать воспаление и, в некоторых случаях, приводить к затруднениям дыхания в лёгких. Ученые полагают, что эти реакции могут представлять собой перспективные цели для разработки методов лечения риновирусной инфекции и поддержания адекватной противовирусной защиты.
Команда учитывает, что применяемые органоиды характеризуются меньшим разнообразием клеточных типов, чем ткани живого организма. Это связано с тем, что в организме инфекция вызывает привлечение различных клеток, включая иммунные, для борьбы с риновирусной инфекцией. В дальнейшем планируется исследовать, каким образом другие типы клеток и факторы внешней среды, присутствующие в носовых ходах и дыхательных путях, воздействуют на ответ организма на инфекцию.
«По мнению Фоксмана, исследование углубляет понимание того, что именно реакция организма на вирус, а не его собственные характеристики, оказывает решающее влияние на развитие заболевания и его тяжесть. Влияние на защитные функции организма представляется многообещающим путем для создания инновационных терапевтических подходов».
[Фото: Julien Amat & Bao Wang]