Моделирование энтеровирусной инфекции на энтероидах

Энтеровирусы – группа мелких вирусов, содержащих одноцепочечную молекулу РНК. Вирус попадает в организм человека с загрязнённых рук, и входными воротами инфекции является желудочно-кишечный тракт. Часто заболевание протекает бессимптомно или в гриппоподобной форме, но может принимать более тяжёлые формы, связанные с развитием энцефалитов, энцефаломиелитов, миокардитов, плевралгии, периферических параличей. Тяжёлое течение инфекции может приводить к летальному исходу.

Поступившие в организм вирусы проходят через эпителий желудочно-кишечного тракта, в частности через стенку тонкой кишки. Эпителий тонкой кишки содержит клетки семи типов, и, чтобы понять, что именно происходит при проникновении вируса через стенку тонкой кишки, необходимо воссоздать эту сложную структуру в культуре. Исследование на животных позволяет решить лишь ограниченное количество задач, поскольку лабораторных животных можно заразить вирусом только путём инъекции в брюшную полость. Процесс проникновения вируса через клетки кишечника таким способом исследовать нельзя. Применимость клеточных культур в виде однородного монослоя, в частности линии Caco-2, также под вопросом.

Одной из удобных моделей для исследования взаимодействия вируса с тканью являются энтероиды – фрагменты тканей, полученных от человека и поддерживаемых в культуре путём добавления питательных веществ и ростовых факторов. В энтероидах присутствуют стволовые клетки, энтероциты, секреторные клетки, клетки Панета, то есть они сохраняют неоднородность клеточного состава, присущую эпителию кишечника. Как и ожидалось, сравнение результатов комплексного исследования экспрессии генов в культуре клеточной линии Caco-2 и в энтероидах показало, что между процессами, протекающими на молекулярном уровне в однородной клеточной линии и сложно организованном энтероиде, существуют значительные различия.

Найдены были и отличия развития инфекции в энтероидах и клетках Caco-2. Энтероиды поддерживали репликацию энтеровирусов: эховируса 11 или вируса Коксаки B, но, в отличие от клеточной линии, оставались невосприимчивы к эховирусу 71.

Количество вирусных рецепторов в клеточной культуре и энтероидах было одинаково, однако клетки энтероидов оказались менее восприимчивы к инфекции. Вероятно, рецепторы энтеровируса на них были менее доступны для взаимодействия, например, благодаря сложной трёхмерной структуре тканевой модели.

В клетках энтероида при заражении эховирусом 11 развивался выраженный противовирусный ответ с выделением цитокинов и хемокинов, чего не происходило при заражении клеток вирусом Коксаки B. Интересно, что, несмотря на это, размножение вируса в энтероиде происходило так же активно, как в клеточной линии. При этом вирус не заражал железистые клетки эпителия и реплицировался только в энтероцитах.

моделирование энтеровирусной инфекции на энтероидах

Таким образом, было установлено, что начало инфекции связано с заражением клеток кишечника, а не простым проникновением сквозь слой эпителия. Различия в восприимчивости и ответе на инфекцию между энтероидами и клеточной культурой указывают на большую пригодность энтероидов для исследований такого типа.

Drummond CG, Bolock AM, Ma C et al. Enteroviruses infect human enteroids and induce antiviral signaling in a cell lineage-specific manner. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Feb 14;114(7):1672-1677.

Все новости

ФБУН НИИ эпидемиологии
и микробиологии имени Пастера
Отдел новых технологий