Первая надежная клеточная модель для вируса гепатита E

Несмотря на то, что гепатит E вызывает более 3 миллионов инфекций и около 70 000 смертей ежегодно, этот вирус мало изучен. Исследовательская группа из Бохума и Ганновера разработала надежную клеточную модель патогена. Она производит примерно в 100 раз больше инфекционных вирусных частиц, чем предыдущие модели. «Теперь мы наконец можем глубоко изучать вирус», — говорит профессор Эйке Штайнманн. Результаты опубликованы в журнале PNAS 2 января 2020 года.

Мутация приводит к усиленной пролиферации

Одной из причин слабой изученности вируса гепатита E (HEV) было отсутствие надежной клеточной модели. «Количество инфекционных вирусных частиц, производимых в предыдущих моделях, было слишком мало для получения воспроизводимых результатов», — объясняет доктор Даниэль Тодт.

В предыдущих исследованиях команда проанализировала вирусные популяции, возникшие в результате генетических мутаций у пациентов, и выявила конкретное генетическое изменение, которое приводит к значительно более высокой пролиферации патогена. Ученые внедрили эту мутацию в ранее использованные клеточные линии, что позволило увеличить производство новых вирусных частиц в 5–10 раз.

В текущей работе они оптимизировали условия культивирования клеток, добавив специальные питательные среды и используя различные линии клеток печени. Эти меры привели к получению примерно в 100 раз больше инфекционных вирусных частиц, чем в предыдущих публикациях.

Обширные тесты подтверждают работоспособность модели

Чтобы проверить, можно ли использовать новую клеточную модель для изучения вируса, исследователи провели несколько экспериментов. Например, они проверили, одинаково ли производятся оболочечные и безоболочечные вирусы. «Оба варианта вируса встречаются у пациентов с HEV, — объясняет автор исследования Мартина Фризланд. — Однако они ответственны за разные пути заражения. В то время как оболочечный вирус передается при контакте кровь-кровь (например, при переливании), безоболочечный вирус выделяется с калом и вызывает инфекцию, например, через загрязненную питьевую воду». Теперь оба варианта можно изучать с помощью новой клеточной модели.

В предыдущем исследовании авторы показали, что мутация приводит к усиленной пролиферации во всех вирусах гепатита E, и что это справедливо для различных используемых в исследованиях линий клеток печени. В текущем исследовании они еще раз оптимизировали модель.

«Для этого мы использовали знания, полученные в клинике, чтобы улучшить доклиническую in vitro модель», — говорит Даниэль Тодт. Эффект усиленной пролиферации также наблюдается в здоровых человеческих клетках печени, а также на животной модели. Здесь вирусные частицы могли обнаруживаться в крови и фекалиях грызунов более месяца. «В предыдущих моделях обнаружение было возможно только в фекалиях, потому что производилось слишком мало вирусных частиц, — отмечает Даниэль Тодт. — Теперь мы можем производить инфекционные вирусы практически в неограниченных количествах для исследовательских целей и не должны прибегать к изолятам вируса от пациентов».

Впервые получив возможность воспроизводимо заражать клетки, выделенные из здоровой ткани печени, HEV, полученным в клеточной культуре, исследователи провели глубокое секвенирование: они проанализировали всю генетическую информацию вируса в разные моменты времени инфекции, как под воздействием лекарств, так и без него. Кроме того, они изучили измененную экспрессию различных белков пораженных клеток печени в ответ на инфекцию, также с лекарствами и без них.

«Мы хотели узнать, как клетка реагирует на инфекцию, — говорит Даниэль Тодт. — Наша цель — получить полное понимание деталей, — говорит Эйке Штайнманн. — Только так можно выявить гены, особенно важные для течения инфекции, и рассматривать их в качестве возможных мишеней для терапевтических подходов в будущем». Исследователи делают набор данных и оптимизированный протокол общедоступными, чтобы позволить всему научному сообществу проводить дальнейшие исследования с использованием модели и предыдущих выводов.

Гепатит E

Вирус гепатита E (HEV) является основной причиной острого вирусного гепатита. После первой задокументированной вспышки эпидемии в 1955–1956 годах прошло более 50 лет, прежде чем исследователи занялись углубленным изучением болезни. У пациентов с неповрежденной иммунной системой острые инфекции обычно проходят самостоятельно. Однако HEV может стать хроническим у пациентов со сниженным или подавленным иммунитетом, таких как реципиенты трансплантатов органов или ВИЧ-инфицированные пациенты. HEV также особенно опасен для беременных женщин.