В недавнем исследовании, опубликованном в ПНАСИсследователи сравнили эффективность 17 человеческих интерферонов (IFN) в отношении множественных вариантов коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2). Недавние вызывающие озабоченность варианты SARS-CoV-2 (VOC) показали повышенную устойчивость к IFN, что указывает на то, что уклонение от врожденного иммунитета или человеческого IFN может быть движущей силой эволюции SARS-CoV-2.
Фон
Предыдущие исследования связывали появление вариантов SARS-CoV-2 с мутациями шипа (S). Однако исследования не выявили роли других мутаций вирусных белков, которые могут ингибировать интерфероны человека, например, интерфероны α2 и IFNβ, которые повторно используются для лечения коронавирусной болезни 2019 (COVID-19).
Об исследовании
В настоящем исследовании исследователи получили репрезентативные изоляты SARS-CoV-2 линий B, B.1, B.1.1.7 и B.1.351 с сайта beiresources.org. Они инкубировали клетки линии эпителиальных клеток альвеолярного типа II человека (A549) с ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2) с 17 рекомбинантными IFN в течение ночи параллельно и в трех повторностях. Они инфицировали эти клетки ненасыщающей дозой вируса в течение 2 часов.
Они использовали количественный анализ полимеразной цепной реакции (КПЦР) для определения количества вируса, продуцируемого через 24 часа после заражения. Исследователи также сравнили анализ кПЦР с анализом бляшек VeroE6 с использованием трехкратных серийных разведений изолята SARS-CoV-2 B.1.351, при этом одна бляшкообразующая единица, обнаруженная с помощью этого анализа, соответствует примерно 900 нуклеокапсиду 1 SARS-CoV-2 (N1 ) копий.
Кроме того, команда использовала иммунофлуоресценцию для количественной оценки количества копий вируса в первичных эпителиальных клетках дыхательных путей, инфицированных различными вариантами SARS-CoV-2. Наконец, они создали тепловую карту, чтобы визуализировать противовирусную активность всех 17 интерферонов против пяти изолятов SARS-CoV-2.
Результаты исследования
В то время как дозы IFNβ и IFNλ1 существенно не влияли на жизнеспособность клеток, концентрация в 2 пикомолярных (мкМ) максимально отличала противовирусную активность IFNβ и IFNλ1, двух сильно различающихся IFN. Хотя авторы наблюдали сильную корреляцию между титрами вируса, полученными с использованием обоих анализов, по сравнению с анализом бляшек VeroE6, анализ qPCR надежно различал противовирусную активность различных IFN.
Все 17 IFN продемонстрировали противовирусную активность против SARS-CoV-2, при этом наблюдалась корреляция между активностью IFN в отношении всех пяти изолятов. Три подтипа IFN-λ проявляли не менее чем двукратную противовирусную активность по сравнению с большинством IFN-I. IFNα8, IFNβ и IFNω были наиболее активными, IFN типа III (λ) были наименее активными, а IFNα5, IFNα17 и IFNα14 проявляли умеренную активность.
Данные тепловой карты подтвердили, что устойчивость новых вариантов SARS-CoV-2 к IFN была особенно поразительной по сравнению с исходным штаммом USA-WA1/2020, при этом они проявляли устойчивость к IFN-I в 25–322 раза выше. Однако исследовательские эксперименты не показали, как разные дозы IFN-I влияли на репликацию всех штаммов SARS-CoV-2. Также оставалось неясным, были ли появляющиеся варианты устойчивыми к IFN-III. Кривые ингибирования для пяти IFN показали, что IFNλ1 имел полумаксимальную ингибирующую концентрацию (IC50) в 100 раз выше, чем IFNα2, который демонстрировал IC50 в 14 раз выше, чем IFNβ, IFNα5 и IFNα8. Как IFNβ, так и IFNλ1 одинаково ингибировали изоляты линий A и B.
Интересно, что как IFNβ, так и IFNλ1 не достигали максимального ингибирования в отношении альфа-ЛОС, насыщаясь на уровнях в 15–20 раз выше, чем у изолята линии B. Примечательно, что у Omicron были самые высокие уровни остаточной репликации вируса при самых высоких дозах одного из самых мощных IFN, IFNβ.
Выводы
Исследование продемонстрировало противовирусную активность различных интерферонов человека в определенном порядке, указав, как SARS-CoV-2 эволюционировал после смены хозяина, чтобы стать более устойчивым к интерферонам человека. Результаты исследования могут помочь определить подтипы IFN, которые могут быть наиболее полезными при лечении ранних инфекций SARS-CoV-2. Например, для SARS-CoV-2 для достижения аналогичного противовирусного эффекта требовались более высокие дозы IFNλ. в естественных условиях поскольку IFN-I и IFNβ показали потенциал в качестве терапевтического средства против COVID-19.
Среди подтипов IFNα IFNα8 показал активность против SARS-CoV-2, подобную активности IFNβ. Он также продемонстрировал высокую противовирусную активность против вируса иммунодефицита человека 1 (ВИЧ-1), что открывает возможности для лечения обоих вирусов. В то время как IFNα6 ограничивал распространение ВИЧ-1, подтипы IFNα были самыми слабыми в отношении SARS-CoV-2. И наоборот, IFNα5 сильно ингибировал SARS-CoV-2, но слабо ингибировал ВИЧ-1. Гены, которые ограничивают ответ IFN в новых вариантах SARS-CoV-2, позволяют предположить, что IFN также могут влиять на эволюцию SARS-CoV-2. Точно так же предыдущие исследования с ВИЧ-1 показали, что интерфероны могут влиять на эволюцию пандемических вирусов.
В целом, текущее исследование подтвердило важность продолжения геномного надзора за SARS-CoV-2 для оценки появляющихся вариантов, избегающих реакции хозяина на IFN. Действительно, роль врожденного иммунного ответа в развитии SARS-CoV-2 может иметь значение для терапии на основе IFN.
