Как ВПГ-1 распространяется в коже: исследование на модели человеческих органоидов.
Как ВПГ-1 распространяется в коже: исследование на модели человеческих органоидов.
Вирус простого герпеса 1 типа (ВПГ-1) инфицирует около 67% людей младше 50 лет. Заражение обычно происходит через слизистые оболочки или микроповреждения кожи. Первоначально вирус реплицируется в эпителиальных клетках, затем проникает в нейроны, где переходит в латентное состояние. При реактивации образуются инфекционные вирусные частицы, которые мигрируют обратно к эпителиальным клеткам кожи и слизистых оболочек.
Для моделирования кожной инфекции исследователи из Германии использовали органоиды, полученные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Они содержали основные компоненты кожи, за исключением потовых желез, сосудов и иммунных клеток. Особенностью модели было обратное расположение кожных слоев: дерма обращена к питательной среде. Поэтому заражение происходило от дермы к эпидермису, имитируя инфицирование через глубокую рану.
После 120 дней созревания органоиды заражали штаммом ВПГ-1, экспрессирующим GFP (Green Fluorescent Protein). Через два дня вирус обнаруживался на поверхности органоидов и распространялся по дерме. К четвертому дню инфекция достигала волосяных фолликулов. На шестой день инфицированные кератиноциты и клетки фолликулов демонстрировали выраженный цитопатический эффект, сопровождавшийся нарушением целостности тканей. В течение недели пораженными оказывались практически все органоиды.
РНК-секвенирование показало постепенное увеличение доли вирусных транскриптов: с 5% через два дня после заражения до 20% через четыре дня и 25% через 6-8 дней. Одновременно число дифференциально экспрессируемых генов увеличилось с 20 до 5000. Основные изменения транскрипционного профиля происходили в первые четыре дня инфекции, тогда как к шестому дню многие клетки уже погибали.
Пространственная транскриптомика подтвердила постепенное распространение вируса по ткани. ВПГ-1 размножался в большинстве типов клеток волосяных фолликулов, однако в них и базальных кератиноцитах репликация протекала медленнее, что ограничивало скорость распространения инфекции. Нейроны также демонстрировали частичную устойчивость на ранних этапах, но впоследствии она преодолевалась, приводя к литической инфекции и дегенерации большинства нейронных клеток.
Инфекция ВПГ-1 в целом подавляла транскрипцию генома клеток-хозяев, но одновременно активировала экспрессию отдельных генов. Например, в фибробластах повышалась экспрессия IER3, а в базальных кератиноцитах - IRF3, участвующего в регуляции противовирусной защиты.
Воспалительный ответ также зависел от типа клеток. Инфекция индуцировала экспрессию TNFSF9 (4-1BBL) в папиллярных фибробластах и фактора некроза опухоли-α (TNF-α) в кератиноцитах. Секреция этих цитокинов, а также хемокинов CXCL2 и CXCL10 была подтверждена иммуноферментным анализом. При этом, в отличие от интерферона-β, TNF-α и 4-1BBL не подавляли репликацию вируса. По мнению авторов, их основная функция может заключаться в привлечении и активации иммунных клеток, отсутствующих в данной модели.
Практическая ценность этой работы прежде всего в создании более физиологичной модели кожной инфекции ВПГ-1. Она позволяет изучать, почему разные типы клеток по-разному воспринимают вирусную инфекцию, какие механизмы ограничивают его распространение и как формируется местный воспалительный ответ. В перспективе такая модель может быть полезна для оценки новых противовирусных препаратов, изучения механизмов повреждения кожи при герпетической инфекции и разработки подходов к предотвращению распространения вируса из эпителия в нервную ткань.
Источник: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aef5563?referrer=https%3A%2F%2Fpcr.news%2F