Ученые из Рурского университета в Бохуме (Германия) создали модельную систему, позволяющую исследовать in vitro взаимодействие между вирусом гепатита Е (HEV) и индуцированными первичными нейронами (iPN). Человеческие клетки получали удобным для пациента неинвазивным способом из образцов мочи, а затем перепрограммировали в нейроны. Оказалось, что HEV поражает преимущественно iPN, имеющие отростки. У нейронов отсутствует врожденный противовирусный иммунный ответ на инфекцию HEV.
Credit:
123rf.com
У пациентов, инфицированных вирусом гепатита Е (HEV), могут проявляться неврологические симптомы, такие как синдром Гийена — Барре и невралгическая амиотрофия. Одна из гипотез их происхождения предполагает прямое заражение нейрональных клеток человека вирусом. Есть несколько свидетельств в пользу этой гипотезы. Так, РНК HEV была обнаружена в спинномозговой жидкости нескольких пациентов, инфицированных HEV. Кроме того, недавние исследования продемонстрировали путем инфицирования эндотелиальных клеток in vitro, что HEV потенциально способен преодолевать гематоэнцефалический барьер. Также HEV поражает раковые клетки, произошедшие от нейронов. Однако точный механизм, с помощью которого HEV вызывает неврологические симптомы у людей, и возможные взаимодействия между нейрональными клетками-хозяевами и вирусом остаются неясными.
Чтобы найти взаимосвязь между инфекцией HEV и неврологическими симптомами, ученые из Рурского университета в Бохуме (Германия) получили индуцированные первичные нейроны (iPN) в соответствии с опубликованным ранее протоколом.Эпителиальные клетки почек (RPTEC), полученные из мочи человека, были перепрограммированы в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC) для получения нейрональных клеток-предшественников, которые впоследствии дифференцировали в iPN. Процесс дифференцировки занял 21 день.
Этапы получения iPN. Credit: Michelle Jagst, et al. // PNAS (2024), DOI: 10.1073/pnas.2411434121
Дляотслеживаниядифференцировки от нейрональных клеток-предшественников до iPN авторы выделяли РНК в разные моменты времени (4, 7, 12, 19 и 26 дни) и секвенировали ее для оценки профиля транскрипции. Уровни экспрессии генов-маркеров, связанных с нейрональными клетками-предшественниками, незрелыми нейронами и зрелыми нейронами, оставались стабильно высокими во все моменты времени в процессе клеточной дифференцировки. Напротив, экспрессия генов-маркеров олигодендроцитов, астроцитов и мотонейронов оставалась низкой.
Затем авторы оценили восприимчивость iPN к полученному из клеточной культуры HEV-3, штамм Kernow-C1 p6, а также к штамму HEV-3 83-2. ПО CellProfiler использовали для определения наличия и длины нейритов и статуса HEV-инфекции клеток. Анализ показал, что HEV успешно заражал iPN. При этом клетки, обладающие нейритами, были более восприимчивыми к HEV: были заражены более 30% клеток с нейритами по сравнению с 10% клеток без нейритов.
Исследователи секвенировали РНК клеток через пять дней после инфекции. Затем они провели статистический анализ, чтобы охарактеризовать изменения в экспрессии генов между инфицированными и неинфицированными клетками. Результаты анализа продемонстрировали отсутствие врожденных иммунных реакций на вирусную инфекцию у индуцированных нейрональных клеток.
Далее ученые проанализировали изменения длины нейритов у зараженных и не зараженных HEV нейронов. Средняя длина нейритов у инфицированных HEV нейронов значительно уменьшилась, полная длина уменьшилась на 30 мкм. Это указывает на морфологические изменения, вызванные вирусом, которые можно наблюдать и при других вирусных заболеваниях.
«Наши результаты показывают, что неврологические последствия HEV могут быть вызваны — по крайней мере частично — прямым заражением нервных клеток, а не только другими механизмами, такими как реакция иммунной системы, даже если последняя тоже может играть свою роль», — отмечает Эйке Штайнманн, один из авторов исследования.
Источники:
Michelle Jagst, et al. Modeling extrahepatic hepatitis E virus infection in induced human primary neurons // PNAS (2024), November 15, 2024, DOI: 10.1073/pnas.2411434121
Цитата по пресс-релизу.