Новые органоиды из клеток летучих мышей подходят для изучения зоонозных вирусов с пандемическим потенциалом

Летучие мыши — важный резервуар зоонозных вирусов, включая коронавирусы, генипавирусы, лиссавирусы и филовирусы. В связи со стиранием природных экологических барьеров риск передачи вирусов от летучих мышей людям возрастает. Однако наши возможности для изучения таких вирусов и путей их передачи ограничены. Многие вирусы идентифицируют в метагеномных исследованиях, но не изолируют, в первую очередь из-за отсутствия модельных систем для культивирования этих вирусов. До настоящего времени органоиды были получены только из представителей семейств Phyllostomidae, Pteropodidae и Rhinolophidae. В новой работе исследователи из Южной Кореи и коллабораторы получили органоиды, которые моделируют несколько органов (трахею, легкие, почки, тонкий кишечник) пяти видов летучих мышей семейств Vespertilionidae и Rhinolophidae (Гладконосые и Подковоносые). Летучие мыши семейства Vespertilionidae чрезвычайно разнообразны и широко распространены, представители семейства Rhinolophidae встречаются в Азии, Европе и Африке.

Авторы отловили летучих мышей родов Rhinolophus ferrumequinum, Myotis aurascens, Pipistrellus abramus, Eptesicus serotinus и Hypsugo alaschanicus, получили их клетки и создали органоиды, которые поддерживали в культуре в течение по крайней мере шести месяцев. С помощью секвенирования РНК единичных клеток они охарактеризовали клеточный состав органоидов и подтвердили, что они похожи на органы, из которых были получены.

Органоиды дыхательных органов заразили коронавирусами SARS-CoV-2 и MERS-CoV. Несмотря на то, что клетки экспрессировали рецептор ACE2, SARS-CoV-2 на них не размножался. Но если эксперссировать в них человеческий TMPRSS2, то органоиды E. serotinus и R. ferrumequinum поддерживали репликацию SARS-CoV-2. Интересно, что органоид тонкого кишечника R. ferrumequinum можно было заразить этим вирусом без дополнительных модификаций. MERS-CoV реплицировался в респираторных органоидах R. ferrumequinum, M. aurascens и E. serotinus, но не в органоидах P. abramus и H. alaschanicus, что соотносилось с экспрессией его рецептора DPP4.

Вирусы гриппа только недавно были обнаружены у летучих мышей. Авторы подтвердили, что органоиды трахеи R. ferrumequinum и бронхоальвеолярные органоиды M. aurascens были чувствительны к вирусам гриппа A, включая тип H8N4. Органоиды дыхательной системы летучих мышей заражали вирусом гриппа человека H1N1 (CA04), птиц H5N1 и летучих мышей H9N2. Все органоиды, кроме одного, были чувствительны к вирусам гриппа A, но не к вирусам гриппа B.

Секвенирование РНК органоидов трахеи и легких R. ferrumequinum, зараженных MERS-CoV и вирусом гриппа A, показало, что у них активируется экспрессия генов, стимулируемых интерфероном. То же было показано для органоидов E. serotinus.

Вирусы гриппа A эффективно реплицировались в органоидах респираторного тракта и почек, хуже — в органоидах тонкого кишечника. Органоиды почек R. ferrumequinum и E. serotinus были чувствительны к хантавирусу Orthohantavirus seoulense. Была показана фрагментация ядер и нарушение целостности эпителия. Различия в экспрессии вероятных рецепторов этого вируса — PCDH1 и CD55 — не могли объяснить различий в чувствительности органоидов разных видов летучих мышей к вирусу. После заражения повышались уровни экспрессии генов, стимулируемых интерфероном. В органоидах из других органов вирус размножался плохо.

Исследователи проверили, можно ли использовать новые системы для изолирования новых вирусов летучих мышей. Действительно, им удалось выделить ортореовирус и парамиксовирус из образцов фекалий летучих мышей. Также системы подходят для быстрого тестирования противовирусной терапии.

Таким образом, авторы получили и протестировали органоиды, отражающие работу нескольких систем органов пяти видов летучих мышей. Эта платформа позволяет выращивать зоонозные вирусы, изолировать новые вирусы и проверять эффективность терапии. Исследователи планируют интегрировать в органоиды иммунные клетки.

Создана новая клеточная модель для исследования вирусов летучих мышей