Мышей защитили от вируса венесуэльского энцефалита лошадей

Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета обнаружили молекулу, защищающую мышей от вируса венесуэльского конского энцефалита (VEEV). Этот вирус инфицирует разные виды млекопитающих, в том числе человека, передается при укусах комаров, но способен также распространяться аэрозольным путем. В странах Северной и Южной Америки, включая США, были зарегистрированы множественные вспышки венесуэльского конского энцефалита.

VEEV относится к нейротропным вирус, то есть поражающим клетки нервной системы. В течение недели после инфекции появляются характерные симптомы: сильная головная боль, утомляемость, тошнота, боль в мышцах и горле, повышенная температура. Если вирус преодолевает гематоэнцефалический барьер и проникает в мозг, может развиться энцефалит — воспалительный процесс, который зачастую заканчивается смертельным исходом. В настоящий момент нет эффективных способов борьбы с этой инфекцией. Факторы клетки-хозяина, необходимые вирусу для инфекции, остаются плохо изученными. Группа ученых под руководством профессора Майкла Даймонда поставила перед собой задачу: найти специфический белок на поверхности клеток животных, с которым взаимодействует вирус.

В первую очередь ученые создали безопасную форму вируса, удобную для работы. Они взяли близкородственный VEEV вирус Sindbis, вызывающий легкую лихорадку и сыпь, и заменили в нем гены структурных белков на гены вируса VEEV. Модифицированный Sindbis-VEEV относительно безопасен, но механизм его проникновения в клетку тот же, что у VEEV.

Чтобы идентифицировать фактор хозяина, необходимый для инфекции, ученые провели полногеномный скрининг на основе технологии CRISPR-Cas9 в нейронах мыши, выращиваемых в культуре. Оказалось, что вирус Sindbis-VEEV теряет способность к инфицированию клеток при удалении гена Ldlrad3. Этот результат подтвердился и с аналогичным геном в человеческих культивируемых клетках, и с аутентичным высоковирулентным VEEV. Экспрессия этого гена в клетках, обычно устойчивых к инфекции VEEV (например, линиях опухолевых клеток), делала их восприимчивыми. Продукт гена Ldlrad3, малоизученный мембранный белок LDLRAD3, оказался рецептором для VEEV: поверхностные молекулы вируса напрямую взаимодействуют именно с ним. Редактирование генов мышиного или человеческого рецептора LDLRAD3 значительно снижает вирусную инфекцию в нейронах, как и добавление к культуре сыворотки с антителами против LDLRAD3.

Авторы исследования не утверждают, что LDLRAD3 является единственным путем проникновения вируса в клетку, поскольку некоторые клетки, не экспрессирующие его, все же могут быть инфицированы. Однако наиболее вероятно, что это основной путь.

В качестве экспериментального противовирусного средства ученые создали молекулу-ловушку, содержащую фрагмент LDLRAD3, который связывает вирус, — домен D1, — и концевую часть молекулы иммуноглобулина Fc. Было установлено, что D1 является необходимым и достаточным для проникновения VEEV в клетку.

Профилактическое и лечебное действие конструкции LDLRAD3(D1)-Fc проверили на мышах. Для этого взяли две группы мышей: одним ввели вирус VEEV под кожу (как при укусе комара), другие получили инъекцию вируса в мозг. Мышам также вводили LDLRAD3(D1)-Fc или контрольные моноклональные антитела за шесть часов до инфекции либо сутки спустя. Все мыши в контрольной группе умерли, среди получивших лекарство умерли только две, после инъекции вируса в мозг. Таким образом, авторы исследования предлагают способ контролировать потенциально смертельный вирус.