Впервые получены индуцированные стволовые клетки летучих мышей

Группа под руководством исследователей из Медицинской школы Икана в Маунт-Синай (Нью-Йорк) впервые создала индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) летучих мышей. Это дает новые возможности для изучения связи между рукокрылыми и вирусами.

Ближайшие родственники коронавируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19, найдены в летучих мышах. Задолго до пандемии было известно, что летучие мыши переносят опасные для человека вирусы, но сами не болеют, в частности, из-за снижения воспалительного иммунного ответа. Хотя геномы летучих мышей — одни из самых маленьких среди млекопитающих, они содержат самое большое разнообразие древних и современных вирусных вставок ретровирусного и неретровирусного происхождения, что говорит о долгой совместной эволюции. При этом некоторые из полноразмерных ретровирусов не принадлежат летучим мышам. Авторы выдвинули идею, согласно которой молекулярные механизмы летучих мышей имитируют некоторые приемы вирусов, позволяющих им уклоняться от иммунитета (то же подавление воспалительного ответа) и при этом становятся удобными площадками для размножения вируса.

До сих пор не существовало надежных моделей для изучения реакции летучих мышей на вирусные инфекции; разводить рукокрылых в лабораторных условиях тоже непросто. Поэтому возникла мысль получить ИПСК.

Соматические клетки взяли от двух видов: больших подковоносов Rhinolophus ferrumequinum и больших ночниц Myotis myotis. (Большие подковоносы — наиболее распространенные бессимптомные переносчики.) Фибробласты обработали их факторами Яманаки, адаптированными для летучих мышей. Обычный набор Oct4, Sox2, Klf4 и cMyc, который адаптирован к мышам собакам, свиньям, приматам, не работал на летучих мышах: клетки образовывали колонии, как и стволовые клетки, но их рост не был бесконечным. Авторы эмпирически изменяли соотношение и количество факторов перепрограммирования, активировали и блокировали различные клеточные сигнальные пути, пока не создали работающий протокол. ИПСК получили как из эмбриональных фибробластов, так и из фибробластов уропатагиума (летательной перепонки, натянутой между задними конечностями и хвостом). Полученные ИПСК дифференцировались in vitro в эктодерму, мезодерму и эндодерму, также ученые смогли получить органоиды.

Интересно, что паттерны экспрессии генов у стволовых клеток летучих мышей были не такими, как у других млекопитающих. У них сильнее изменилась экспрессия мембранных белков, участников биосинтеза липидов и холестерина и продукцию фибриногена. Однако наиболее заметной была экспрессия вирусных генов, интегрированных в геном, а также генов, активируемых или подавляемых при вирусной инфекции. Иными словами, профили экспрессии генов в стволовых клетках обоих видов летучих мышей были сходны с таковыми у клеток, инфицированных вирусами.

В геномах клеток были обнаружено большое количество эндогенных вирусных последовательностей, особенно ретровирусов, в том числе до сих пор не известные. В состоянии плюрипотентности эндогенные вирусы часто пробуждаются, и авторы подтвердили этот факт. В частности, они окрашивали клетки антителами к антигену коронавируса SARS-CoV-2, поскольку нашли в клеточном геноме участки, напоминающие его геном. Действительно, клетки окрашивались, в отличие от стволовых клеток других видов и фибробластов летучей мыши. Микроскопия сверхвысокого разрешения показала, что антиген образует кластеры в цитоплазме. А визуализация типичной для вируса двухцепочечной РНК указала на то, что она находится во внутриклеточных везикулах.

Кроме того, стволовые клетки летучих мышей, инфицированные метапневмовирусом, оказались более благоприятной среда для его размножения, чем мышиные стволовые клетки.

«Самым экстраординарным открытием были большие заполненные вирусом везикулы в стволовых клетках летучих мышей, которые содержат [геномы] основные семейства вирусов, включая коронавирусы, без ущерба для способности клеток к пролиферации и росту. Это может предложить новую парадигму устойчивости к вирусам, а также симбиотические отношения между летучими мышами и вирусами», — отмечает соавтор работы Адольфо Гарсия-Састре.

«Одна из возможностей заключается в том, что у летучих мышей развилась толерантность к вирусам за счет формирования изменений в их врожденном иммунитете, напоминающих механизмы уклонения вирусов от иммунного ответа млекопитающих. Другая возможность заключается в том, что у летучих мышей возникли в ходе эволюции механизмы клеточной программы для поддержки репликации и персистенции вируса, сравнимые с тем, как вирусы манипулируют клеткой-хозяином. Наши результаты подтверждают обе точки зрения», — говорится в статье.

«Это приобретает новую актуальность, учитывая тот факт, что многие виды летучих мышей выживают при инфекции вирусами, которые у людей связаны с высоким уровнем летальности, включая SARS-CoV, SARS-CoV-2, MERS-CoV и вирус Марбурга», — подчеркнул ведущий автор статьи Томас Звака.

Плюрипотентные стволовые клетки способны размножаться в культуре и превращаться в иммунные клетки и ткани (например, эпителий легких или кишечника), что делает их удобным объектом для редактирования генов и молекулярных исследований. Однако наиболее полезным применением может стать все же изучение виросферы летучих мышей. «Наше исследование создает платформу, которая поможет лучше понять ту уникальную роль, которую летучие мыши играют среди млекопитающих в качестве резервуаров вируса, — говорит доктор Гарсия-Састре. — И эти знания могут дать области новое широкое понимание болезней и методов лечения, подготовив нас к будущим пандемиям».

 Летучие мыши Предкавказья — природный резервуар коронавирусов

Найдены новые коронавирусы летучих мышей, сходные с SARS-CoV-2

Общий предок SARS-CoV-2 и известных родственных вирусов летучих мышей существовал десятки лет назад