Первый контакт организма с SARS-CoV-2, вирусом, стоящим за COVID-19, происходит в носу и горле или носоглотке. Новое исследование, опубликованное в журнале Cell, предполагает, что первые реакции на этом поле битвы помогают определить, у кого разовьется тяжелая болезнь, а у кого вылечится легкая болезнь или ее отсутствие.
Основываясь на опубликованной в прошлом году работе по выявлению клеток, чувствительных к SARS-CoV-2, команда сотрудников Бостонской детской больницы, Массачусетского технологического института и Медицинского центра Университета Миссисипи составила полную карту инфекции SARS-CoV-2 в носоглотке. Они взяли образцы из носовых мазков 35 взрослых с COVID-19 с апреля по сентябрь 2020 года, от умеренно симптоматических до тяжелых. Они также взяли мазки у 17 контрольных субъектов и шести пациентов, которые были интубированы, но не болели COVID-19, пишет medicalxpress.com.
«Почему одни люди болеют чаще, чем другие, это с самого начала было одним из самых загадочных аспектов этого вируса», - говорит Хосе Ордовас-Монтаньес, доктор философии из Boston Children's, со-старший научный сотрудник исследования с Брюсом Хорвицем. , Д.м.н. из Boston Children's, Алекс К. Шалек, доктор философии, Массачусетского технологического института, и Сара Гловер, доктор медицинских наук, из Университета Миссисипи. «Многие исследования, посвященные поиску предикторов риска, искали сигнатуры в крови, но кровь, возможно, не совсем подходящее место для поиска».
Первое поле битвы COVID-19: носоглотка
Чтобы получить подробную картину того, что происходит в носоглотке, исследователи секвенировали РНК в каждой клетке, по одной за раз. (Для понимания всей работы, которую это повлекло за собой, каждый мазок от пациента дал в среднем 562 клетки.) Данные РНК позволили команде точно определить, какие клетки присутствовали, какие содержали РНК, происходящую от вируса, что является признаком инфекции, а какие гены клетки включались и выключались в ответ.
Вскоре стало ясно, что эпителиальные клетки, выстилающие нос и горло, претерпевают серьезные изменения в присутствии SARS-CoV-2. В целом ячейки разнообразны по типу. Увеличилось количество секреторных и бокаловидных клеток, продуцирующих слизь. В то же время наблюдалась поразительная потеря зрелых реснитчатых клеток, которые охватывают дыхательные пути, вместе с увеличением незрелых реснитчатых клеток (которые, возможно, пытались компенсировать).
Команда обнаружила РНК SARS-CoV-2 в широком диапазоне типов клеток, включая незрелые реснитчатые клетки и определенные подтипы секреторных клеток, бокаловидных клеток и плоскоклеточных клеток. В инфицированных клетках по сравнению с неинфицированными клетками-свидетелями было включено больше генов, участвующих в продуктивной реакции на инфекцию.
Неудачный ранний иммунный ответ
Ключевой вывод был сделан, когда команда сравнила мазки из носоглотки от людей с разной степенью тяжести заболевания COVID-19:
У людей с COVID-19 легкой или средней степени тяжести эпителиальные клетки показали повышенную активацию генов, участвующих в противовирусных реакциях, особенно генов, стимулируемых интерфероном I типа, что является очень ранней тревогой, которая сплачивает иммунную систему в целом.
У людей, у которых развился тяжелый COVID-19, потребовавший искусственной вентиляции легких, противовирусные реакции были заметно притуплены. В частности, их эпителиальные клетки имели приглушенный ответ на интерферон, несмотря на то, что они содержали большое количество вируса. В то же время в их мазках было увеличено количество макрофагов и других иммунных клеток, которые усиливают воспалительные реакции.
«У всех людей с тяжелой формой COVID-19 на ранних этапах развития их эпителиальных клеток наблюдался притупленный интерфероновый ответ, и они никогда не могли усилить защиту», - говорит Ордовас-Монтаньес. «Наличие нужного количества интерферона в нужное время может стать ключевым моментом в борьбе с SARS-CoV-2 и другими вирусами».
Повышение реакции носа на интерферон?
В качестве следующего шага исследователи планируют выяснить, что вызывает приглушенный интерфероновый ответ в носоглотке, что, по имеющимся данным, также может происходить с новыми вариантами SARS-CoV-2. Они также изучат возможность усиления интерферонового ответа у людей с ранней инфекцией COVID-19, возможно, с помощью назального спрея или капель.
«Вероятно, что, независимо от причины, люди с пониженной реакцией на интерферон будут восприимчивы к будущим инфекциям помимо COVID-19», - говорит Ордовас-Монтаньес. «Вопрос в том, как сделать эти клетки более отзывчивыми?»
