Koronawirus może wdzierać się do mózgu używając podkopu z nanorurek

Naukowcy zastanawiają się, jak wirus SARS-CoV-2 atakuje komórki centralnego układu nerwowego. Nie mają one niezbędnego do zakażenia receptora, czyli białka ACE2. A tymczasem to właśnie w mózgu dochodzi do groźnych komplikacji pochorobowych. Co więcej, nawet w mózgach osób zmarłych na COVID-19 znajduje się RNA koronawirusa.

Neurony atakowane są nie wprost

Naukowcy z Instytutu Pasteura w Paryżu kierowani przez prof. Chiarę Zurzolo postanowili zbadać eksperymentalnie, czy koronawirus może być przekazywany z komórek zdolnych (kompetentnych) do przyjęcia wirusa SARS-CoV-2 tradycyjną drogą (przez receptor ACE2) do niezdolnych do zakażenia przez ACE2. W czasopiśmie naukowym „Science Advances” sprzed kilku dni publikują wyniki, które sugerują, że rzeczywiście neurony mogą być atakowane przez SARS-CoV-2 nie bezpośrednio.

Jako komórek zdolnych do przyjęcia koronawirusa przez receptor ACE2 użyto linii Vero E6 pochodzących z nerki koczkodana Chlorocebus sabaeus. Komórki te miały imitować komórki nabłonków ludzkich dróg oddechowych, które w momencie wtargnięcia wirusa do organizmu jako pierwsze padają jego ofiarą.

Jako komórek niezdolnych do bezpośredniego przyjęcia koronawirusa drogą przez ACE2, a więc modelu neuronów z mózgów pacjentów, użyto ludzkich komórek nowotworowych pochodzenia neuralnego o nazwie SH-SY5Y. Jest to linia komórkowa wyprowadzona z nowotworu o nazwie neuroblastoma (wybrano je, bo najlepiej spełniały wymóg tzw. permisywności zakażenia przez SARS-CoV-2 via ACE2 i brak tej permisywności).

Komórki Vero E6 zakażane były wirusem SARS-CoV-2, co potwierdzano na kilka różnych sposobów. Ta sama procedura wykonywana na komórkach SH-SY5Y nie dawała efektów zakażenia i komórki pochodzenia neuralnego pozostawały negatywne na obecność wirusa. Kiedy jednak hodowano zakażone SARS-CoV-2 komórki Vero E6 razem z komórkami SH-SY5Y, to bez problemów wykazywano obecność wirusa w obu typach. Innymi słowy, komórki Vero E6 w jakiś sposób przekazywały koronawirusa komórkom SH-SY5Y. Naukowców intrygowało, jak do tego dochodziło.

Nanorurki transportują przeróżne wirusy

Dwa lata temu inny zespół naukowy opublikował artykuł opisujący przekazywanie pewnych wirusów, w tym wirusa grypy, HIV i opryszczki, z komórki do komórki przez wyspecjalizowane struktury zwane nanorurkami. Nanorurki to odkryte niedawno wyspecjalizowane wypustki komórkowe, które biorą udział w przekazywaniu między komórkami wirusów, rozpuszczalnych białek, cząstek RNA, rybosomów, pęcherzyków wewnątrzkomórkowych i całych organelli komórkowych (takich jak np. mitochondria). Dzięki nanorurkom komunikują się też liczne komórki układu odpornościowego.

Uczeni zapytali: Skoro nanorurki mogą przekazywać wirusy grypy, HIV czy opryszczki, to czemu nie mogłyby robić tego również w przypadku SARS-CoV-2?

Grupa Chiary Zurzolo przeprowadziła całą serię obserwacji, które w pełni potwierdziły tę hipotezę. Co więcej, wykazała, że zakażenie komórek Vero E6 stymuluje u nich wytwarzanie nanorurek i połączeń międzykomórkowych – pomiędzy samymi komórkami Vero E6, jak i Vero E6 z SH-SY5Y. Innymi słowy, Zurzolo dowiodła, że zakażone komórki nie tylko potrafią przekazywać SARS-CoV-2 do komórek pochodzenia neuralnego, ale że samo zakażenie wirusem wzmaga ten proces.

Wirus zmienia metabolizm zakażonej komórki. Zwiększa aktywność enzymów sprzyjających tworzeniu wypustek komórkowych i nanorurek (są to m. im. pewne kinazy białkowe fosforylujące inne białka, które indukują powstawanie wypustek komórkowych i stymulują mikroskopijne „silniki białkowe” aktywnie przepychające cząstki wirusa wzdłuż włókien aktynowych we wnętrzu rurek).

Wyniki badań mogą tłumaczyć, dlaczego tak łatwo i tak często dochodzi do zakażenia neuronów w mózgach pacjentów chorych na COVID-19. Nie dość, że istnieją mechanizmy przekazywania wirusa z jednej komórki do drugiej bez konieczności zakażenia tej ostatniej przez receptor błonowy ACE2 (lub alternatywny), to koronawirus sam zwiększa wydajność zakażenia kolejnych komórek, prowokując wytwarzanie większej liczby nanorurek. Wcześniej wykazano, że takie zdolności ma również wirus HIV wywołujący AIDS.

Jest prawdopodobieństwo, nie ma pewności

Badania Francuzów nie przesądzają jednak, że mózgi pacjentów chorych na COVID-19 są atakowane przez SARS-CoV-2 tą właśnie drogą.

Po pierwsze, do doświadczeń prowadzonych in vitro w laboratorium użyto takich komórek, które były szczególnie podatne na wytwarzanie nanorurek i na łączenie się między sobą za ich pomocą.

Po drugie, komórki Vero E6 wcale nie są komórkami ludzkimi, a komórki SH-SY5Y wprawdzie nimi są, lecz są równocześnie komórkami nowotworowymi, co może w dużym stopniu zmieniać ich właściwości w porównaniu do zwykłych neuronów.

Innymi słowy, naukowcy wykazali, że istnieje duże prawdopodobieństwo, że może dochodzić do podobnego procesu między zakażonymi komórkami nabłonkowymi a niezakażonymi neuronami. Nie przesądzają jednak, czy jest to rzeczywista i jedyna droga zakażenia koronawirusem komórek mózgu.