במחקר שנערך לאחרונה ב מיקרוביולוגיה של הטבעהשוו חוקרים תסמונת נשימה חריפה חמורה נגיף קורונה 2 (SARS-CoV-2) Omicron variant of concern (VOC) שכפול בשורות תאים אנושיים ותרביות דרכי אוויר ראשוניות ומדדו את תגובות המארח לזיהום.
רקע כללי
אבולוציה של SARS-CoV-2 הובילה לפיתוח VOC, כאשר Omicron הייתה הראשונה שהתפתחה תת-VOC דומיננטיות בעולם. תת-VOCs אלה, המוחלפים או מסתובבים במקביל, מצביעים על מעבר מהסתגלות המארח לבריחה אימונולוגית מתגובות זיכרון הנגרמות על ידי זיהום וחיסונים. תת-VOC BA.1 ותת-VOC BA.2 של Omicron הופיעו עם מוטציות חלבון SARS-CoV-2 spike (S), המאיימות על יעילות החיסונים. עם זאת, תת-VOCs של Omicron מפתחים מוטציות מעבר לספייק, מה שמצביע על התאמות בלתי תלויות ב-S שעלולות להיות חיוניות לדומיננטיות של SARS-CoV-2 Omicron.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, החוקרים הציעו מודל שבו התגובות החיסוניות המולדות המוקדמות ביותר של המארח תורמות באופן משמעותי להעברת SARS-CoV-2 על ידי השפעה האם אינטראקציות עם התאים הראשונים בדרכי הנשימה מייצרות זיהום פרודוקטיבי.
הצוות השווה את שכפול BA.1 ל-BA.5 עם SARS-CoV-2 Delta VOC בתאי אפיתל דרכי אוויר אנושיים בתרבית (HAEs) כדי להעריך הבדלים פנוטיפיים בין תת-VOCs של Omicron והכוחות הסלקטיביים המניעים את האבולוציה שלהם. הם השוו את מינון הקלט של כל VOC על ידי עותקים של הגן SARS-CoV-2 envelope (E) באמצעות תגובת שרשרת של שעתוק הפוך-פולימראז מסוג כמותי (RT-qPCR). הניתוח הבטיח חשיפה תאית לכמויות ראשוניות שוות של חומצה ריבונוקלאית SARS-CoV-2 (RNA), המולקולה העיקרית של הפתוגן הנגיפי הקשור לתבנית מולקולרית (PAMP), המעוררת תגובות אימונולוגיות מולדות של מארח מסוג הגנתי.
הצוות השווה תגובות אימונולוגיות מולדות של המארח לזיהומי תת-VOC של Omicron בתאי Calu-3 בדרכי הנשימה האנושיות, תוך השוואה של שכפול ב-32 מעלות צלזיוס בתאים. הם חקרו את המנגנון העומד בבסיס הפעלה חיסונית מולדת דיפרנציאלית על ידי תת-VOC של Omicron והאם תת-VOCs של Omicron פיתחו באופן עצמאי דיכוי חיסוני מהותי משופר באמצעות מנגנונים דומים במהלך הסתגלות אנושית. כדי לחקור את מנגנוני הקריאה הפתוחה של מסגרת 6 (ORF6) ואת תפקידה בהגברת האנטגוניזם המולד על ידי ה-VOCs, הצוות השתמש בגנטיקה הפוכה, והחדיר שני קודונים עצירה לרצפי ORF6 של ה-Alpha VOC (Alpha ΔORF6) וה-BA.5 VOC ( BA.5 ΔORF6).
גנטיקה הפוכה אישרה את חיסול ביטוי ORF6 במהלך זיהום. הם קבעו טיטרים ויראליים לפי 50% מינון זיהומיות של תרבית רקמה (TCID50) בתאי הנרייטה לאקס (Hela) המבטאים אנזים הממיר אנגיוטנסין (ACE2). הצוות השווה את הביטוי התוך תאי של SARS-CoV-2 E RNA עם זה של ORF1a וחלבון לא מבני 12 (NSP12), המקודד באופן ייחודי בתוך RNA גנומי (gRNA), באמצעות מדידת גן SARS-CoV-2 E במהלך זיהום. הם ביצעו ציטומטריית זרימה למדידת רמות אינטרפרון (IFN)-β, λ1, λ3 ו-CXC motif chemokine ligand 10 (CXCL10) ומבחנים אימונוסורבנטיים מקושרים לאנזימים (ELISA) כדי לזהות מתווכים המופרשים בסופרנטנטים של התא. הם גם ביצעו ניתוחי טרנסלוקציה של גורמי שעתוק אימונופלואורסנטיים. ניתוח הכתם המערבי זיהה ביטוי של SARS-CoV-2 נוקלאוקפסיד (N), ORF6, ORF9b, S ו-β-אקטין.
תוצאות
המחקר בדק את האבולוציה של גרסאות SARS-CoV-2, במיוחד תת-VOC BA.4 ותת-VOC BA.5, המדכאים חסינות מולדת יותר מאשר תת-וריאנטים מוקדמים יותר. שושלות BA.2.75 ו-XBB גם הפחיתו את ההפעלה החיסונית המולדת, בקורלציה עם ביטוי מוגבר של אנטגוניסטים מולדים ויראליים ORF6 ונוקלאוקפסיד. רמות מוגברות של ORF6 דיכאו את התגובות המולדות של המארח לזיהום על ידי הפחתת גורם רגולטורי IFN 3 (IRF3) ומתמר האותות והמפעיל של איתות שעתוק 1 (STAT1). לאומיקרון, ספציפית ל-BA.5 תת-VOC, יש כניסה משמעותית יותר לתאים חסרי סרין פרוטאז 2 (TMPRSS2) יותר מאשר ל-VOC קודמים כמו Delta. עם זאת, כניסת תא Calu-3 הייתה תלויה ב-TMPRSS2, וכתוצאה מכך אי התאמות ספציפיות לתא בטיטרים של VOC.
זיהום של תאי אפיתל אנושי בדרכי הנשימה Calu-3 עם Omicron BA.4 ו- Omicron BA.5 הוריד באופן משמעותי את ההפעלה האימונולוגית המולדת מאשר תת-VOCs BA.1 ו-BA.2, עם אינדוקציה נמוכה יותר של IFN-beta ו-IFN-stimulated gene (ISG) , הפחתת תגובות אימונולוגיות של המארח לזיהומי Omicron BA.4 ו- Omicron BA.5. התפשטות האיטית יותר של Omicron BA.4 תרמה ככל הנראה להורדת ההפעלה האימונולוגית המולדת במהלך זיהומי Calu-3. עיכוב איתות של Janus kinase (JAK)-STAT בתיווך IFN עם ruxolitinib הציל זיהומים של Omicron BA.1 ו-BA.2 בתאי אפיתל דרכי הנשימה Calu-3, במידה רבה יותר מאשר Omicron BA.4 ו-BA.2, המשקף הבדלים באינטרפרון אינדוקציה בעקבות זיהומי Calu-3.
היעדר הבדלים ב-RNAs תת-גנומיים (sgRNAs) ב-S ו-ORF3a לא הצביע על שיפור כללי של סינתזת sgRNA. לתת-VOC של Omicron יש מוטציות נרדפות ולא נרדפות ב-ORF6 וב-N. עם זאת, אין מוטציות שמבדילות את תת-VOC ו-BA.5 תת-VOC מ-BA.1 תת-VOC ו-BA.2 תת-VOC, מה שמצביע על כך שהם פיתחו מנגנונים עצמאיים להעלאת רמות חלבון ORF6 ו-N או על ידי שינויים במקומות אחרים בגנום. ביטוי ORF6 היה הקובע העיקרי של אנטגוניזם חיסוני מולד מוגבר ב-VOCs מתעוררים. כל תת-הווריאציות של Omicron הפעילו פחות ביטוי IFNB ו-CXCL10 באופן משמעותי מאשר BA.2 ב-24 שעות לאחר ההדבקה.
סיכום
בסך הכל, ממצאי המחקר הראו כי גרסאות Omicron של SARS-CoV-2 מגבירות את ההתחמקות החיסונית המולדת על ידי הגברת ביטוי החלבון הנגיפי, מה שמצביע על כך שהתגובות החיסוניות המולדות המוקדמות ביותר של המארח הן חיוניות בהעברה של SARS-CoV-2. וירוסים בעלי יכולת משופרת להתחמק או לסתור חסינות מולדת, כגון ביטוי מוגבר של ORF6 ו-N, מעבירים בתדירות גבוהה יותר בשל יכולתם להימנע מהשראת או כיבוי תגובות מארח המדכאות את השכפול המוקדם ביותר הזה. הצוות משער שעם התבססות הזיהום, דיכוי חיסוני מולד עלול להוביל למחלה מוגברת עקב עומס ויראלי גבוה יותר ותגובות דלקתיות.
