Гепатоцитоподобные клетки помогли понять, как вирус Эбола повреждает печень

Вирус Эбола был открыт в 1976 году в Демократической Республике Конго на берегах реки Эбола. Он вызывает у человека геморрагическую лихорадку с летальностью до 90%. Периодические вспышки лихорадки Эбола стали причиной смерти 13 700 человек в Африке, Великобритании, Италии и США.

Наряду с геморрагическими и гастроинтестинальными симптомами вирус Эбола вызывает поражение печени. Хотя известно, что печень может быть инфицирована вирусом, непонятно, как гепатоциты реагируют на вирус: является ли повреждение печени прямым следствием инфекции или опосредовано другими патологическими процессами. Исследования реакции клеток печени на инфекцию, вызванную вирусом Эбола, были ограничены отсутствием подходящих клеточных моделей. Теперь команда ученых из США использовала для этого индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК, iPSC), дифференцированные в гепатоцитоподобные клетки (hepatocyte-like cells, HLC).

Гепатоцитоподобные клетки, производимые из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (hiPSC-HLC), сегодня играют важную роль в скрининге лекарств и изучении различных патологий. По большинству характеристик они схожи с нативными гепатоцитами и могут легко инфицироваться вирусом Эбола в лаборатории.

Сравнение hiPSC-HLC по молекулярным, гистологическим и функциональным характеристикам с клетками линии гепатокарциномы Huh7 и тканью печени плода человека не выявило существенных различий. Чтобы проверить, как hiPSC-HLC будут реагировать на вирусную инфекцию, все три культуры клеток печени заразили вирусом везикулярного стоматита (VSV), вызывающим острую вирусную болезнь у крупного рогатого скота и свиней. Клетки hiPSC-HLC лучше, чем культура Huh7, реагировали на инфекцию и демонстрировали функциональные и молекулярные параметры, более схожие с нормальными гепатоцитами культуры плода.

Затем авторы заразили все три варианта гепатоцитов вирусом Эбола. Характерные для Эбола ацидофильные включения в ядрах клеток печени (тельца Торреса) появились во всех трех культурах клеток. Самые высокие титры вируса в супернатанте клеточных культур были в клетках Huh7, самые низкие — в культуре клеток печени плода. Увеличение вирусных титров коррелировало с увеличением процента инфицированных клеток. Доля пораженных вирусом клеток в культурах Huh7 и hiPSC-HLC быстро достигала 80–90%. Клетки hiPSC-HLC поддерживают репликацию вируса более эффективно, чем нативные гепатоциты, и имеют более естественные молекулярные сигнатуры по сравнению с линией гепатокарциномы Huh7.

Исследователи сделали вывод, что экспериментальная линия hiPSC-HLC является оптимальной платформой для моделирования поражения печени при геморрагической лихорадке Эбола. К тому же она более доступна, чем гепатоциты человеческого плода.

РНК-флуоресцентная гибридизация in situ (FISH) позволила визуализировать пространственную продукцию вирусной РНК в инфицированных клетках hiPSC-HLC. Активная продукция наблюдалась уже через 8 часов после инфицирования культуры вирусом Эбола. Электронная микроскопия подтвердила наличие типичных ультраструктурных изменений в цитоплазме инфицированных клеток и выход синтезированных вирусных частиц. hiPSC-HLC активно продуцировали новые вирусы, после чего начиналось деградация клеток. Транскриптомный анализ выявил отсроченный ответ — минимальные ранние изменения транскриптома, за которым следует общее подавление функции клеток печени и активация передачи сигналов интерферона. Это позволило авторам сделать предположение о прямом воздействии вируса на клетки печени. Отсроченный ответ может благоприятствовать размножению вируса, отмечают авторы, и это открывает окно для терапевтического вмешательства — раннего назначения препаратов, стимулирующих противовирусный ответ.

Кроме того, исследователи установили, что инфицированные вирусом Эбола моноциты и тканевые макрофаги при совместном культивировании могут передавать вирус клеткам hiPSC-HLC, следовательно, у пациентов с геморрагической лихорадкой Эбола инфицированные иммунные клетки могут доставлять вирус в ткани печени.

Авторы считают, что hiPSC-HLC могут стать станет ценным инструментом для будущих исследований вирусных патологий печени и разработки терапевтических вмешательств, предотвращающих летальных исход при лихорадке Эбола.