Исследование показало, что SARS-CoV-2 захватывает нанотрубки между нейронами, чтобы заразить их

COVID-19 часто приводит к неврологическим симптомам, таким как потеря вкуса или обоняния, или когнитивным нарушениям (включая потерю памяти и трудности с концентрацией внимания), как в острой фазе заболевания, так и в долгосрочной перспективе при синдроме «длительного COVID». Но способ, которым инфекция достигает мозга, ранее был неизвестен. Ученые из лабораторий Института Пастера и CNRS использовали самые современные методы электронной микроскопии, чтобы продемонстрировать, что -CoV-2 захватывает нанотрубки, крошечные мосты, которые связывают инфицированные клетки с ами. Таким образом, вирус способен проникать в нейроны, несмотря на то, что в них отсутствует рецептор ACE2, с которым вирус обычно связывается при заражении клеток. Исследование было опубликовано в Научные достижения 20 июля.


Как проникает в клетки головного мозга? Исследование, опубликованное недавно в Научные достижения показывает, что вирус использует нанотрубки, которые образуются между инфицированными клетками и нейронами, чтобы получить доступ к нейронам. Эти временные динамические структуры являются результатом слияния мембран в удаленных клетках. Они обеспечивают обмен клеточным материалом без необходимости использования мембранных рецепторов, обычных средств входа и выхода из цитоплазмы. Отдел мембранного транспорта и патогенеза, возглавляемый Кьярой Зурзоло в Институте Пастера, уже обнаружил, что нанотрубки играют роль в дегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, облегчая транспорт белков, ответственных за эти заболевания.

Заражение нейронов в отсутствие рецептора

Хотя клеточный рецептор человека ACE2 служит воротами для проникновения SARS-CoV-2 в клетки легких — основную мишень вируса — и клетки обонятельного эпителия, он не экспрессируется нейронами. Но в мозгу некоторых пациентов был обнаружен вирусный генетический материал, что объясняет неврологические симптомы, характерные для острого или длительного COVID. Обонятельная слизистая оболочка ранее предполагалась как путь к центральной нервной системе, но это не объясняет, как вирус может проникать в сами нейронные клетки.

Согласно этому новому исследованию, также считается, что SARS-CoV-2 способен индуцировать образование нанотрубок между инфицированными клетками и нейронами, а также между нейронами, что объясняет, как мозг заражается из эпителия. Исследовательская группа обнаружила множество вирусных частиц, расположенных как внутри, так и на поверхности нанотрубок. Поскольку вирус распространяется быстрее и непосредственно внутри нанотрубок, чем при выходе из одной клетки и переходе к другой через рецептор, этот способ передачи, следовательно, способствует инфекционной способности SARS-CoV-2 и его распространению на нейронные клетки.

Но вирус также перемещается по внешней поверхности нанотрубок, где его можно быстрее направить к клеткам, экспрессирующим совместимые рецепторы. «Нанотрубки можно рассматривать как туннели с дорогой наверху, — предполагает Кьяра Зурзоло, руководитель отдела мембранного транспорта и патогенеза Института Пастера, — которые позволяют заражать непермиссивные клетки, такие как нейроны, но также способствуют распространению инфекции между пермиссивными клетками. «

Современные методы визуализации с помощью микроскопа Titan Krios

В этой публикации объединены исследования в пробирке культур, показывая, что здоровые нейронные клетки инфицируются, если они вступают в контакт с инфицированными клетками, с использованием современных инструментов микроскопии. Микроскоп Titan Krios в основной лаборатории NanoImaging Института Пастера предлагает беспрецедентное разрешение биологических образцов и наномолекул, которое ближе к реальным биологическим условиям. «С помощью этого прибора были разработаны новые подходы к визуализации для оценки структуры SARS-CoV-2 и архитектуры нанотрубок», — объясняет Анна Пепе из отдела мембранного транспорта и патогенеза Института Пастера, первый автор исследования.

Работая в сотрудничестве с основным центром ультраструктурной биовизуализации Института Пастера, исследовательские группы использовали точные методы исследования для обнаружения структур в нанотрубках, которые впоследствии были идентифицированы как «вирусные фабрики». Нанотрубки между нейронами представляют собой благоприятную среду для развития SARS-CoV-2, поскольку он невидим для иммунной системы. Кьяра Зурзоло считает, что «это может представлять собой механизм уклонения от иммунитета и персистенции вируса, который может быть благоприятным для вируса».