SARS-CoV-2 (orange) tritt aus der Oberfläche von Zellen aus. (NIAID-RML) Wissenschaftler haben herausgefunden, welche Arten von Zellen im menschlichen Körper möglicherweise am anfälligsten für Infektionen sind SARS-CoV-2 Virus Dabei werden mutmaßliche Ziele für den Krankheitserreger anhand der von den Zellen produzierten Proteintypen identifiziert.
Während des ursprünglichen SARS Epidemie Anfang der 2000er Jahre stellten Forscher fest, dass das dafür verantwortliche Virus offiziell benannt wurde SARS-CoV , infiziert Zellen mit Hilfe von zwei Proteinen: einem Rezeptor namens Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2), der dem Virus hilft, sich an Zellen zu binden, und einem Enzym namens Typ-II-Transmembran-Serinprotease (TMPRSS2), das die Infektion der Zelle vermittelt .
Anfang dieses Jahres haben Wissenschaftler das herausgefunden SARS-CoV-2 - derjenige, der verursacht COVID 19 - nutzt dieselben beiden Proteine und liefert den Forschern einen wichtigen Hinweis zur Identifizierung der anfälligsten Ziele des Virus auf zellulärer Ebene: Zellen im Atmungs- und Darmgewebe, die sowohl ACE2 als auch TMPRSS2 exprimieren.
„Sobald uns klar wurde, dass die Rolle dieser Proteine biochemisch bestätigt war, begannen wir zu suchen, wo sich diese Gene in unseren vorhandenen Datensätzen befanden.“ sagt Immunologe Jose Ordovas-Montanes vom Boston Children's Hospital.
„Wir waren wirklich in einer guten Ausgangslage, um mit der Untersuchung zu beginnen, welche Zellen dieses Virus tatsächlich angreifen könnte.“
In einer riesigen, institutsübergreifenden Anstrengung, an der Dutzende von Wissenschaftlern beteiligt waren, durchforsteten die Forscher mehrere RNA-Sequenzierungsdatensätze und stellten Informationen für Tausende verschiedener Arten von Zellen bei Menschen, nichtmenschlichen Primaten und Mäusen zusammen.
Das Team suchte insbesondere nach Genexpressionsmustern für Hunderte von Zelltypen in der Lunge, den Nasengängen und dem Darm – Bereiche des Körpers, von denen wir wissen, dass sie beherbergen können SARS-CoV-2 .
„Da wir über diesen unglaublichen Informationsspeicher verfügen, konnten wir damit beginnen, zu untersuchen, welche Zellen wahrscheinlich Zielzellen für eine Infektion wären.“ sagt Chemiephysiker Alex Shalek vom MIT.
„Auch wenn diese Datensätze nicht speziell für die Untersuchung von [ SARS-CoV-2 ], es hat uns hoffentlich einen Starthilfe gegeben, um einige der Dinge zu identifizieren, die dort relevant sein könnten.“
Letztendlich ergab die Analyse, dass nur eine kleine Minderheit menschlicher Atmungs- und Darmzellen über Gene verfügt, die sowohl ACE2 als auch TMPRSS2 exprimieren.
Unter denen, die dies tun, wurden drei Hauptzelltypen identifiziert: Lungenzellen, die als Typ II bezeichnet werden Pneumozyten (die zur Aufrechterhaltung der Luftbläschen, bekannt als Alveolen, beitragen); Darmzellen genannt Enterozyten , die dem Körper helfen, Nährstoffe aufzunehmen; Und Becherzellen im Nasengang, die Schleim absondern.
Ob sich sowohl ACE2 als auch TMPRSS2 auf derselben Zelle befinden müssen oder ob lösliche Formen von TMPRSS2 herumschweben und die gleiche Aufgabe erfüllen können, bleibt ein Bereich für zukünftige Forschung. Die Forscher sagen, dass die Kenntnis der Zelltypen, die die offensichtlichsten Ziele darstellen, eine große Hilfe für zukünftige Arbeiten sein könnte, einschließlich Untersuchungen zur Entwicklung potenzieller antiviraler Medikamente zur Bekämpfung Pandemie .
„Das ist vielleicht nicht die ganze Geschichte, aber es zeichnet auf jeden Fall ein viel genaueres Bild als dort, wo das Feld vorher stand“, erklärt Ordovas-Montanes .
„Jetzt können wir mit einiger Sicherheit sagen, dass diese Rezeptoren auf diesen spezifischen Zellen in diesen Geweben exprimiert werden.“
Unter den neuen Ergebnissen machte das Team auch eine rätselhafte Entdeckung. Eine Familie von Immunproteinen namens Interferone , die dem Körper normalerweise dabei helfen, Infektionen abzuwehren, stimulieren offenbar das ACE2-Gen, das das ACE2-Protein produziert.
Warum das so ist, bleibt unbekannt, aber es bedeutet, dass einer der natürlichen Abwehrmechanismen unseres Körpers gegen Krankheitserreger in diesem Fall tatsächlich zu einer Förderung führen könnte SARS-CoV-2 , indem es die Produktion des Rezeptors hochreguliert, den das Virus verwendet, um sich an Zellen anzuheften.
Wenn ja, könnte es ein Beispiel für eine hinterhältige evolutionäre Anpassung sein, obwohl die Forscher sagen, dass noch viel mehr Arbeit zu tun ist, um herauszufinden, was hier vor sich geht.
„Das ist nicht das einzige Beispiel dafür“ Ordovas-Montanes erklärt .
„Es gibt andere Beispiele für Coronaviren und andere.“ Viren die tatsächlich auf Interferon-stimulierte Gene abzielen, um in Zellen zu gelangen. „In gewisser Weise ist es die zuverlässigste Antwort des Gastgebers.“
Der Ergebnisse werden gemeldet Zelle .