Интерфероны ингибируют репликацию коронавируса в культурах клеток

Группа ученых из США смоделировала инфекцию SARS-CoV-2 в культуре клеток и определила, производство каких молекул индуцируется в присутствии вируса. Работа размещена в базе препринтов bioRxiv.

Для экспериментов ученые использовали клетки эпителия дыхательных путей человека (pHAE). Клетки культивировались таким образом, чтобы образовался псевдостратифицированный слой, воспроизводящий характерные черты эпителия респираторного тракта.

Ученые инфицировали культуры коронавирусом и через 48 часов оценивали воспалительный ответ клеток с помощью РНК-секвенирования. Они обнаружили, что в зараженных культурах по сравнению с контрольными была повышена экспрессия генов IL-6, TNFα и других цитокинов, включая группу IL-17 (IL17C, 153 IL23A) и IL-1 (IL18, IL1B). Также ученые отметили апрегуляцию хемокинов, обеспечивающих миграцию моноцитов (CCL4, CCL5) и нейтрофилов (CXCL8, CXCL6). При этом экспрессия генов, ответственных за барьерный иммунитет (производство слизи и антимикробных пептидов), не изменялась в присутствии SARS-CoV-2 по сравнению с контролем. В целом транскриптомный анализ показал, что при инфицировании коронавирусом гомеостаз культур pHAE нарушается и запускается провоспалительный ответ.

При распознавании патогена в организме должен сработать сигнальный каскад, индуцирующий экспрессию интерферонов I типа и IFN-зависимую стимуляцию определенных генов. Ученые показали, что гены интерферонового пути и рецепторов интерферонов I и III экспрессируются в неинфицированных клетках, однако при заражении SARS-CoV-2 уровни их экспрессии не меняются. Это говорит о том, что коронавирус не вызывает интерферонового ответа в культурах pHAE.

Далее учены проверили чувствительность SARS-CoV-2 к интерферонам. Если они обрабатывали культуры pHAE интерферонами I или III за 24 часа до заражения, количество вирусной РНК снижалось в три раза по сравнению с зараженными культурами, не обработанными интерферонами, а репликация вируса — на 90%. Интерфероны усиливают экспрессию генов интерферонового пути, в том числе генов семейства IFIT, кодирующих белки, обладающие антивирусной активностью. Возможно, в этом причина ингибирования размножения вируса в клетках, обработанных интерферонами. Вирусная нагрузка также значительно снижалась, если культуры pHAE обрабатывали интерферонами после инфицирования — эффект проявлялся на третий день эксперимента.

Таким образом, в работе показано, что заражение SARS-CoV-2 вызывает сильный провоспалительный цитокиновый ответ в клетках эпителия дыхательных путей, но блокирует продукцию интерферонов I и III типов. При этом вирус чувствителен к интерферонам, что говорит об их потенциальной эффективности для терапии коронавирусной инфекции.