במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences, החוקרים הוכיחו כי קולטן טרנספרין אנושי (TfR) מתווך זיהום חמור בתסמונת נשימה חריפה בנגיף קורונה 2 (SARS-CoV-2).
מחלת הקורונה 2019 (COVID-19), הנגרמת על ידי SARS-CoV-2, מציגה ביטויים דמויי שפעת, כולל דלקת ריאות קלה עד חמורה, תסמונת מצוקה נשימתית חריפה, אי ספיקת איברים ופגיעה קטלנית בריאות. יתר על כן, האטיולוגיה והפתוגנזה של COVID-19 אינן מובנות לחלוטין וטיפולים ממוקדים נותרים בלתי מספקים.
חלבון הספייק הנגיפי נקשר לקולטן המארח, אנזים הממיר אנגיוטנסין 2 (ACE2), לכניסה תאית. למרות ש-SARS-CoV-2 מדביק באופן מועדף תאים בדרכי הנשימה, הנגיף זוהה כמעט בכל האיברים. מחקרים חשפו נוכחות של SARS-CoV-2 RNA בתאים מגוונים החסרים ACE2, מה שמצביע על כך שקולטנים אחרים או קולטנים שותפים עשויים לתווך כניסה ויראלית.
מחקר: קולטן טרנספרין אנושי יכול לתווך זיהום SARS-CoV-2. קרדיט תמונה: Kateryna Kon / Shutterstock
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, חוקרים זיהו את TfR כקולטן חלופי המתווך את הכניסה הסלולרית של SARS-CoV-2. ראשית, הם השתמשו ב-co-immunoprecipitation (Co-IP) כדי לזהות חלבוני מארח המקיימים אינטראקציה עם הספייק הנגיפי בתאי Calu-3. זה חשף 293 חלבונים, כולל 42 חלבונים טרנסממברניים; שני חלבונים היו קשורים לכניסה (ACE2 ו-TfR). לאחר מכן, הצוות העריך את ביטוי TfR בדרכי הנשימה ובכבד בעכברים.
ביטוי TfR, הן רמות התעתיק והן רמות החלבון, היה גבוה משמעותית בריאות ובקנה הנשימה מאשר ברקמות אחרות. באמצעות ניתוח אימונוהיסטוכימי, החוקרים חקרו את ההשפעות של SARS-CoV-2 על ביטוי TfR בריאות של עכברים וקופים מסוג ACE2 (hACE2). זה חשף עלייה של פי 1.5 ו-1.8 בביטוי TfR בעכברים ובקופים, בהתאמה.
בנוסף, תהודה פלסמונית על פני השטח חשפה אינטראקציות ישירות בין הספייק הנגיפי לבין TfR אנושי. יש לציין כי לחלבון הספייק אין אינטראקציות עם אוגר סורי או עכבר TfR. ניתוח עגינה חזה שני רצפי פפטידים (QK8: QDSNWASK ו-SL8 SKVEKLTL) ב-TfR להיות מעורבים בממשק של אינטראקציות TfR-spike.
Mutagenesis ו-Co-IP חשפו ששארית A529 ב-TfR הייתה חיונית לאינטראקציות עם הספייק. ניתוח נוסף הצביע על כך שאינטראקציות פיזיולוגיות בין ספייק ל-TfR התרחשו על פני השטח של התא ובמהלך אנדוציטוזיס. זה אושר על ידי מיקרוסקופיה אלקטרונית באמצעות SARS-CoV-2 פסאודו-ויראלי ספייק ותאי HEK293/hACE2 ו-BHK-21/TfR.
לאחר מכן, הצוות העריך את ההשפעות של נוגדנים מסיסים TfR, אנטי-TfR ופפטידים SL8 ו-QK8 על זיהום ב-SARS-CoV-2 באמצעות תגובת שרשרת פולימראז עם שעתוק הפוכה (RT-PCR) ומבחני פלאק. התוצאות הראו את ההשפעות המעכבות שלהן על SARS-CoV-2 בתאי Vero E6 ו-Calu-3. ציטוטוקסיות לא נצפתה אפילו ב-1,000 ננומטר.
מיקרוסקופיה קונפוקלית גילתה ש-TfR היה נפוץ על פני השטח של תאי Calu-3 ו-Vero E6, עם שילוב של TfR ו-SARS-CoV-2 על פני השטח ובמהלך אנדוציטוזיס. יש לציין, טיפול בנוגדן האנטי-TfR עיכב את ה-colocalization. יתרה מכך, מיקרוסקופיה אלקטרונית הראתה שחלקיקים נגיפיים היו נוכחים בבורות המצופים בציטוזול ובקלתרין בתאי Vero E6; כמו כן, טיפול בנוגדנים נגד TfR עיכב הפנמה ויראלית.
לאחר מכן, ACE2 הודח (KO) מתאי Calu-3 ו- Vero E6 והתאים הודבקו ב-SARS-CoV-2. זה עיכב זיהום ב-40% עד 50%, מה שמרמז שייתכן ש-ACE2 אינו הזיהום היחיד המתווך קולטן. בנוסף, TfR knockdown (KD) עיכב זיהום ב-30%, בעוד שביטוי היתר שלו (OE) מקדם זיהום. TfR KO לא בוצע מכיוון שהוא קטלני. TfR OE או KD לא השפיעו על ביטוי ACE2.
יתרה מכך, הצוות העביר עכברי C57 עם וקטור אדנו-וירוס (Ad5) המבטא hACE2 או TfR הומניזציה (hTfR) והדביק אותם ב-SARS-CoV-2. העומס הנגיפי בריאות בעכברי Ad5-hTfR ו-Ad5-hACE2 היה גבוה משמעותית מאשר בעכברים ריקים מ-Ad5. לבסוף, החוקרים העריכו את ההשפעות של הנוגדן האנטי-TfR על זיהום ב-rhesus macaques. נוגדן אנטי-TfR עיכב שכפול ויראלי והפחית דלקת ריאות.
גם העומס הנגיפי באפיתל הנשימה היה נמוך משמעותית בין 3 ל-7 ימים לאחר הזיהום (dpi) בהשוואה לביקורות. צילומי רנטגן שצולמו ב-0 ו-5 dpi חשפו חדירת ריאות פחות חמורה באופן משמעותי במקוקים שטופלו בנוגדנים ביחס לבקרות. לבעלי חיים שטופלו בנוגדנים לא היו נגעים ריאתיים משמעותיים, בעוד שביקורות הראו נגעים בריאותיים בדרגות שונות.
מסקנות
יחד, המחקר תיאר את ה-TfR האנושי כקולטן ל-SARS-CoV-2. TfR יכול להיקשר ישירות לספייק הנגיפי בזיקה דומה לזו של ACE2. יש לציין כי העכבר TfR והספייק הנגיפי חסרו אינטראקציות. פפטידים מסיסים TfR, SL8 ו-QK8 ונוגדנים נגד TfR יכולים לעכב זיהום. הצוות גם המחיש את ההשפעות האנטי-ויראליות של הנוגדן האנטי-TfR במקוקי רזוס. בסך הכל, TfR יכול לשמש כמסלול זיהום חלופי, המקל על כניסה ויראלית דרך אנדוציטוזה.
