לִלמוֹד: האבולוציה של SARS-CoV-2 במערכת העצבים המרכזית של העכבר מניעה גיוון ויראלי. קרדיט תמונה: Stock_Good / Shutterstock.com
תוצאות מרובות של זיהומים ויראליים בתסמונת נשימה חריפה חמורה 2 (SARS-CoV-2) נקשרו לסיבוכים נוירולוגיים שעלולים לייחסים לזיהום ישיר של מערכת העצבים המרכזית (CNS). לאחרונה מיקרוביולוגיה של הטבע מחקר משווה את האבולוציה של SARS-CoV-2 בריאות וב-CNS.
הפתולוגיה של COVID-19
SARS-CoV-2 הוא הגורם הסיבתי של מגיפת נגיף הקורונה 2019 (COVID-19). נגיף זה, המשתכפל בתאי אפיתל ריאות, יכול להשפיע גם על מערכת העצבים המרכזית, כמו גם לגרום לפגיעה חריפה בכליות, דלקת שריר הלב ותרומבואמבוליזם. עד כה, המאפיינים הבסיסיים של המארח והנגיפים המובילים לפתולוגיות אלה אינם מובנים היטב.
הכניסה של SARS-CoV-2 לתא מארח מתווכת על ידי הגליקופרוטאין הנגיפי (S), הכולל יחידות משנה S1 ו-S2 באתר ביקוע פורין (FCS). ההתפתחות המתמשכת של SARS-CoV-2 הובילה להופעתן של וריאנטים זיהומיות יותר של דאגה (VOC). SARS-CoV-2 VOCs מכילים בדרך כלל מוטציות המשפיעות על יעילות המחשוף של FCS ועל יציבות האינטראקציה S1/S2.
רוב המחקרים שבדקו FCS עקבו אחר עומס ויראלי בריאות. הדינמיקה של וריאנטים ויראליים של FCS שהשתנו וכיצד מוטציות אלו משנות את הטרופיזם הנגיפי ופתוגנזה של המחלה נותרה לא ברורה.
לגבי המחקר
המחקר הנוכחי השתמש בשני מודלים שונים של עכברים כדי להעריך כיצד SARS-CoV-2 מתפתח בתוך רקמות מארח שונות והאם חסינות קיימת משפיעה על אבולוציה ויראלית. לשם כך, עכברים הופרדו באופן אקראי לקבוצות ניסוי וחוסנו או תוך-נאזי או תוך-גולגולתי עם שני סוגים של חיסוני Ad5-vector.
החיסונים שנחקרו במחקר הנוכחי קידמו את מסגרת הקריאה הפתוחה של SARS-CoV-2 S (Ad5-S) או את מסגרת הקריאה הפתוחה של נוקלאוקפסיד (N) (Ad5-N). תמיסת מי מלח מפוצלת פוספט (PBS) שימשה כביקורת. לאחר שלושה שבועות, עכברים אותגרו עם תדירות גבוהה של מוטציות ב-FCS ספייק.
בוצעו מבחני יצירת מיקוד ומבחני שרשרת פולימראז כמותיים בזמן אמת (RT-qPCR). רצף גנום שלם מ-RNA ויראלי נערך גם כדי להבהיר את הגורמים הקובעים של אבולוציה ויראלית. אנטרופיה של שאנון חושבה כדי להשוות ולהעריך גיוון תוך-מארח בבעלי חיים ורקמות שונות.
ממצאי המחקר
זני SARS-CoV-2 חסרי FCS מוחלשים בריאות, מה שיכול לנבוע מתלות מוגברת של נגיפי ΔFCS פסאודו-וירוסים במסלול הכניסה האנדוזומלי הטרנסממברני סרין פרוטאז 2 (TMPRSS2). ממצא זה עולה בקנה אחד עם אלו של מחקר קודם, שחשף כי היעדר FCS בנגיפים אחרים מגביר את הטרופיזם של מערכת העצבים המרכזית.
פסאודו-וירוס ΔFCS אינו יכול לחדור לתאי ריאה ביעילות כמו תאי רקמת שומן קרביים (VAT). המחקר הנוכחי הניח שהצמיחה המוחלשת של נגיפי ΔFCS לאחר חיסון תוך-אף נבעה מכניסה נגיפית מופחתת לתאי נשימה, רמות נגיפיות נמוכות יותר בריאות ופתולוגיה מופחתת.
מצב החיסון והניסוח לא נמצאו כמשפיעים על התבדלות ויראלית בריאות. עם זאת, מבודדי המוח היו מגוונים, ללא קשר לסוג החיסון.
בעכברי PBS ו-Ad5-N, המגוון הנגיפי היה גבוה יותר בריאות בהשוואה למוח. לא נצפה הבדל בגיוון הכולל בעכברי Ad5-S ו-Ad5-N + Ad5-S. בכל הקבוצות, וריאציות במגוון הנגיפי בריאות לא היו שונות סטטיסטית.
במוח, עכברי Ad5-S ו-Ad5-N + Ad5-S הפגינו גיוון גבוה יותר מאשר טיפול הביקורת. לפיכך, Ad5-S מפחית את המגוון הנגיפי בריאות, בעוד שמגוון גבוה יותר נשמר במוח.
נצפתה העשרה משמעותית במגוון S, עם המגוון הגבוה ביותר ב-FCS ובסביבתו. תצפיות אלו נבחנו עוד במודל חלופי, שבו פלישה עצבית עוררה לחץ סלקטיבי למוטציות או מחיקות של FCS, ללא קשר למצב חסינות קודם.
מחקרים קודמים העלו השערה כי מחיקה של ה-FCS נבחרה מכיוון שהיא שומרת על לחץ על הנגיף כדי להעדיף כניסה בתיווך אנדוזומלי. עם זאת, יש צורך במחקר נוסף כדי להבהיר אם לחץ סלקטיבי זה נגזר באמצעות טרופיות של סוג תאים מסויים נסחרים או גורמים אחרים הקשורים לצוואר בקבוק באוכלוסייה.
בהתבסס על תוצאות אימונוהיסטוכימיה, נמצא כי גם וירוסים מסוג פרא וגם נגיפים מוטנטיים FCS מצליחים להדביק תאים עצביים. עם זאת, הזן המוטנטי של FCS התפתח מהר יותר, ובכך מצביע על אפשרות של לחץ סלקטיבי המתרחש בתוך תאי המטרה של מערכת העצבים המרכזית.
בהתאם לממצאי המחקר הנוכחי, מחקרים קודמים הצביעו על כך ששכפול ויראלי בתוך מערכת העצבים המרכזית קשורה למוטציות שונות, במיוחד מחיקות בחלבון S.
מסקנות
המחקר הנוכחי מדגיש את התרחשות לחץ סלקטיבי על חלבון SARS-CoV-2 S במהלך פלישה עצבית וסחר בתאים. בעתיד, דרוש מחקר נוסף כדי לקבוע את תפקיד המידור בהופעתם של גרסאות ויראליות חדשות. יתר על כן, חשוב להעריך האם זיהום ויראלי ישיר ב-CNS אחראי לסיבוכים הנוירולוגיים שנצפו במהלך COVID-19 חריף ו-COVID ארוך.
