В статье, опубликованной в Cell Press Blue, исследователи изучили, что происходит на клеточном и молекулярном уровнях, когда риновирус, наиболее частая причина простуды, поражает слизистую оболочку носовых ходов.
Чтобы понять, как именно клетки объединяются для борьбы с вирусом, запуская целый арсенал противовирусных механизмов, защитные функции носа смоделировали в лабораторных условиях. Для этого потребовалось культивировать стволовые клетки носовой ткани человека в течение четырех недель, подвергая верхнюю поверхность постоянному воздействию воздуха. В этих условиях стволовые клетки дифференцировались в разные типы клеток, которые встречаются в носовых ходах человека и слизистой оболочке дыхательных путей, включая клетки, производящие слизь, и клетки с ресничками (многоресничные эпителиальные клетки), обеспечивающие мукоцилиарный клиренс.
Эта модель органотипических человеческих тканей, гораздо более точно отражающая реакции организма по сравнению с традиционными клеточными линиями, используемыми в вирусологических исследованиях, позволила одновременно проанализировать скоординированные реакции тысяч отдельных клеток и проверить, как эти реакции изменяются при блокировании клеточных сенсоров, обнаруживающих риновирус.
Прежде всего исследователи наблюдали защитный механизм, который сдерживает риновирусы и координируется интерферонами — белками, блокирующими проникновение и репликацию вирусов. При обнаружении патогена клетки слизистой оболочки носа продуцируют интерфероны, которые запускают скоординированную противовирусную защиту инфицированных и соседних клеток, делая среду неблагоприятной для размножения вируса. Если интерфероны начнут вырабатываться достаточно быстро, вирус не будет распространяться.
Когда исследователи экспериментально блокировали эту реакцию, вирус стремительно заразил большое число клеток, вызвав сильные повреждения и в некоторых случаях гибель инфицированных органоидов.
Эксперимент показал, насколько важна и эффективна быстрая реакция интерферона в борьбе с риновирусной инфекцией, даже без поддержки клеток иммунной системы.
Также исследование выявило другие типы реакций, которые активируются при увеличении вирусной репликации. Например, риновирус может запускать систему сенсорного восприятия, которая заставляет как инфицированные, так и неинфицированные клетки синергически производить избыточное количество слизи, вплоть до появления проблем с легочным дыханием. По мнению исследователей, такие реакции могут быть хорошими мишенями для вмешательства в риновирусную инфекцию.
Разумеется, лабораторно созданные органоиды содержат ограниченное количество типов клеток, а для участия в защите от риновирусной инфекции в живом организме будут задействованы и другие клетки, прежде всего иммунной системы. Понимание того, как другие типы клеток и факторы окружающей среды в носовых ходах и дыхательных путях «калибруют» реакцию организма на риновирусную инфекцию, является следующим шагом в проводимой научной работе.
Исследование продвигает парадигму, согласно которой именно реакция организма на вирус, а не свойства, присущие самому вирусу, имеет огромное значение для того, приведет ли вирус к заболеванию и насколько тяжелыми будут его симптомы. Ориентированность на защитные механизмы организма — многообещающее направление для разработки новых лекарственных средств.