Новые факторы, позволяющие SARS-CoV-2 проникнуть в клетку

Ученые из Бельгии выполнили полногеномный нокаут-скрининг с помощью CRISPR системы для поиска факторов в организме хозяина, необходимых для инфицирования SARS-CoV-2.

Для скрининга использовали человеческую клеточную линию Huh7, которая может быть инфицирована коронавирусами. Клетки заражали SARS-CoV-2 или менее патогенным человеческим сезонным коронавирусом HCoV-229E. В качестве источника гидРНК использовали полногеномную библиотеку Брунелло. У колоний, резистентных к инфекциям, секвенировали гидРНК.

Как и ожидалось, был выделен ген ANPEP, известный рецептор HCoV-229E. Уровень самого знаменитого рецептора коронавируса ACE2 в клетках Huh7, по-видимому, был слишком низок для детекции. SARS-CoV-2-скрининг идентифицировал ген TMEM106B, чей белок плохо охарактеризован. Известно, что он вовлечен в функционирование лизосом и связан с нейродегенеративными заболеваниями. При менее строгом скрининге был идентифицирован ген PIK3C3, связанный с эндоцитозом и аутофагией; TMEM41B, связанный с аутофагией; гены EXT1 и ITGB6, необходимые для экспрессии рецепторов на поверхности клетки, OSBPL9, PTDSS1 и TMEM30A, гены липидного гомеостаза; гены CCZ1B, PTPN23 и RSG1, связанные с внутриклеточным транспортом.

Во второй серии тестов подтвердили важность генов ANPEP, TMEM106B, PIK3C3, TMEM41B, EXT1, OSBPL9, TMEM30A и EXT1 для инфицирования.

Так как ген PIK3C3 оказался важным элементом заражения клеток коронавирусами, авторы проверили, будут ли ингибиторы его белка (VPS34-IN1, VPS34-IN2 и SAR405) обладать противовирусной активностью. Действительно, ингибиторы защищали клетки от летального действия коронавирусов SARS-CoV-2, HCoV-229E и HCoV-OC43. Они препятствовали проникновению псевдовирусов с нормальными и мутантными S-белками от SARS-CoV-2 внутрь клетки.

Ген TMEM41B был важен для заражения клетки только коронавирусом HCoV-229E. При этом нокаут гена препятствовал выходу вирусных частиц из клетки.

Ген TMEM106B важен для инфицирования клетки SARS-CoV-2. Нокаут этого гена в клетках Huh7 и Hep3B защищал их от смерти при контакте с коронавирусом и препятствовал его проникновению в клетку. Оверэкспрессия TMEM106B в Huh7 клетках, наоборот, облегчала инфицирование и приводила к более ранней гибели.

Роль гена TMEM106B подтвердили в легочных клеточных линиях NCI-H2110, A549 и NCI-H1975 и клетках бронхиального эпителия HBEC.

Авторы также изучили бронхоальвеолярный лаваж 44 пациентов с пневмонией, для 31 из них подтвердили COVID-19 (84 874 клеток), остальные 13 служили контролями (31 923 клеток). Из всех проанализированных клеток экспрессию TMEM106B показали в 4 094 эпителиальных клетках. У пациентов с COVID-19 экспрессия этого гена была значительно выше по сравнению с контролями.

Исследователи считают, что их результаты можно использовать для создания лекарств против SARS-CoV-2 и других зоонозных коронавирусов.