Заражение макрофагов микобактерией теперь можно изучать в культуре

Mycobacterium abscessus заражает макрофаги и плохо поддается лекарственной терапии. До сих пор не существовало культуры клеток человека, на которой можно было бы изучать патоген. Австралийские ученые впервые получили клетки, похожие на макрофаги, из человеческих плюрипотентных стволовых клеток и исследовали на них работу антибиотиков.

Credit:
123rf.com

Макрофаги — это клетки врожденного иммунитета, которые отвечают за обнаружение, поглощение и переработку инфекционных агентов. Однако некоторые патогены не устраняются макрофагами, а живут и развиваются в них. Одним из таких патогенов является Mycobacterium abscessus — нетуберкулезная микобактерия, которая часто заражает людей с заболеваниями легких, а также вызывает инфекции кожи и мягких тканей у пациентов с иммунодефицитами.

M. аbscessus обладает высокой устойчивостью к антибиотикам. В то же время поиск новых лекарств затруднен, потому что на данный момент нет культуры клеток человека, на которых можно было бы изучать данный патоген. В идеале это должны быть человеческие макрофаги, но их сложно выделять из крови, а у разных людей они значительно различаются. Австралийские ученые получили макрофаги, восприимчивые к M. abscessus, из человеческих плюрипотентных стволовых клеток (human pluripotent stem cells, hPSC).

Сначала исследователи вывели функциональные макрофаги из hPSC с помощью миелоидного фактора роста M-CSF. Для этого они также использовали эмбриональные стволовые клетки (ESC) и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC). Для мониторинга прохождения ключевых точек развития использовалась проточная цитометрия. Полученные таким методом клетки CD45+CD14+ имели на своей поверхности характерные белки макрофагов, которые необходимы для фагоцитоза (CD11b), распознавания патогенов (TLR4), презентации антигена (CD1c и HLA-DR) и костимуляции Т-клеток (CD40 и CD86), а также обладали значительной фагоцитарной активностью.

Далее полученные клетки инфицировали M. abscessus для создания модели инфекции. По данным конфокальной микроскопии ко второму дню после заражения инфицированы были почти все макрофаги. А электронная микроскопия определила локализацию микобактерии в вакуолях макрофагов в виде отдельных клеток или групп.

Ученые также провели транскриптомный анализ зараженных клеток. Оказалось, что основные изменения в экспрессии генов связаны с иммунными реакциями, воспалением, повреждением ДНК и управлением клеточным циклом. Эти данные говорят в пользу того, что макрофаги, полученные из hPSC, могут использоваться как модель инфекции M. abscessus.

Авторы также проанализировали, можно ли использовать полученную ими модель для проверки эффективности лекарственных препаратов. Для этого они обрабатывали культуру антибиотиками, которые широко используются для борьбы с микобактерией (кларитромицином, эритромицином и гентамицином). Затем с помощью конфокальной микроскопии они по интенсивности свечения флуорисцентно меченых белков оценивали активность инфекции. Оказалось, что лишь повышенная доза антибиотиков (100 мкг/мл) давала значимый эффект, снижала количество микобактерии и ингибировала внутриклеточный рост. По данным проточной цитометрии, кларитромицин и эритромицин также снижали частоту инфицирования клеток M. abscessus.

Простая и эффективная модель, предложенная в новом исследовании, может помочь в изучении инфекции, вызванной M. abscessus, а также в усовершенствовании уже имеющиеся методы лечения заболевания и проверке новых.

Источник:

Shicheng Sun et al. Human pluripotent stem cell-derived macrophages host Mycobacterium abscessus infection// Stem Cell Reports, published: August 18, 2022, DOI: 10.1016/j.stemcr.2022.07.013

Добавить в избранное