Улучшенная модель для изучения вируса Зика
Международная группа исследователей разработала новую животную модель для изучения патогенеза вируса Зика. Учёным удалось вызвать заболевание у мышей, сходное с патологией у человека. Модель отражает наиболее опасное проявление вируса: заражение плода от беременной женщины, ведущее к проблемам в развитии. Это стало возможным благодаря новому, более патогенному штамму вируса, а также специально выведенной группе мышей с иммунным ответом, подобным человеческому. Модель открывает путь для более детального изучения вируса Зика, что должно привести к более эффективной борьбе с ним. Исследование опубликовано в Cell Host & Microbe.
Вирус Зика распространён в Азии, Африке и Латинской Америке. Он может передаваться половым путём или через комаров. Хотя вирус может вызывать лихорадку, иногда сопровождающуюся воспалением и болью в суставах, в большинстве случаев симптомы очень слабы и проходят сами. Тем не менее, беременные женщины уязвимы к вирусу, так как он может поразить плод и вызвать микроцефалию или другие проблемы развития.
Для решения этой проблемы учёные активно исследуют развитие болезни, вызванной вирусом, на животных моделях, например, на мышах. Однако здоровые мыши устойчивы к симптомам инфекции, похожим на человеческие. Поэтому для изучения вируса обычно используют мышей с "отключёнными" генами иммунного ответа. Такие модели не очень эффективны, так как не могут точно отразить, что происходит при заражении человека.
Группа исследователей из Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Университета ИТМО решила эту проблему, сделав мышей более уязвимыми к болезни, а сам вирус — более инфекционным для мышей. «Одной из ключевых мишеней вируса Зика является фактор транскрипции STAT-2, который запускает противовирусный иммунный ответ. Обычные мыши устойчивы к вирусу, поскольку их версия этого фактора не связывается с вирусами. Нашим коллегам удалось заменить мышиный STAT-2 на человеческий. Более того, они адаптировали вирус для мышей. В результате мы получили относительно здоровую мышь, у которой болезнь развивалась так же, как у человека. И, подобно человеку, она способна передавать вирус своему потомству через плаценту», — говорит профессор Максим Артёмов из Университета Вашингтона в Сент-Луисе.
Исследование было основано на масштабном анализе активности генов в стволовых клетках мозга. В развивающемся мозге эти клетки наиболее восприимчивы к разрушительному действию вируса. Разные клетки по-разному реагируют на вирус, но у большинства есть внутренние механизмы борьбы с инфекцией. Чем эффективнее вирус может обходить эти защитные механизмы, тем он более патогенен. Чтобы понять, что происходит со стволовыми клетками мозга, заражёнными вирусом Зика, учёные использовали новый метод секвенирования РНК единичных клеток (single-cell RNA-sequencing). Этот метод предоставляет огромный массив данных, позволяя отслеживать индивидуальную активность генов в каждой клетке.
«Эти данные помогли нам отследить клеточный ответ на инфекцию. В этом и состоит наше исследование. Мы сравнили изменения в клетках, вызванные двумя штаммами вируса Зика: природным и адаптированным для мышей. Оказалось, что активность генов, отвечающих за выработку интерферона — основного модулятора иммунного ответа, была одинаковой для обоих штаммов. Однако активность генов, отвечающих на интерферон, была значительно слабее у нового штамма. Позже мы выяснили, что это связано с нарушением трансляции белка», — отмечает Константин Зайцев, исследователь Лаборатории компьютерных технологий Университета ИТМО.
По словам учёных, эксперименты подтвердили, что новая модель адекватно отражает ключевые особенности вирусной инфекции у человека. Следовательно, она поможет исследователям по всему миру больше узнать о природе вируса Зика и найти новые способы борьбы с ним.