Исследование, опубликованное сегодня в журнале Science, показывает, что вирус Зика захватывает человеческий белок Musashi-1 (MSI1), чтобы позволить ему размножаться и убивать нервные стволовые клетки. Почти весь белок MSI1 в развивающемся эмбрионе вырабатывается нервными стволовыми клетками, которые в конечном итоге разовьются в мозг ребенка, что может объяснить, почему эти клетки так уязвимы для вируса Зика.
С 2016 года тысячи детей в Южной Америке родились с микроцефалией, которая вызывает аномально маленькие головы, после того, как их матери заразились вирусом Зика во время беременности. Совпадение между случаями Зика у беременных женщин и увеличением числа детей, рожденных с микроцефалией, убедительно свидетельствует о том, что вирус нацелен на стволовые клетки в развивающемся мозге человека, но почему и как остается загадкой. Сегодняшнее исследование впервые связывает MSI1 с микроцефалией и вирусом Зика.
Доктор Фанни Гергели из Кембриджского университета заявила: «Развитие здорового человеческого мозга - это невероятно сложный процесс, который зависит от стволовых клеток и скоординированных действий многих генов. Мы впервые показали это. взаимодействие между вирусом Зика и MSI1: вирус использует MSI1 для собственного разрушительного жизненного цикла, превращая MSI1 во внутреннего врага. Мы надеемся, что в будущем это открытие может привести к созданию потенциальных вакцин против вируса Зика».
Д-р Майк Тернер, глава отдела инфекций и иммунобиологии в Wellcome, сказал: «Это первое исследование, которое показывает четкую связь между определенным белком, вирусом Зика, и микроцефалией. Это новое открытие действительно помогает объяснить, почему нервные стволовые клетки так уязвимы для инфекции Зика, и я надеюсь, что это может стать первым шагом в определении того, как мы могли бы остановить это взаимодействие и болезнь. Также будет интересно выяснить, участвует ли этот белок в других вирусах, таких как краснуха, которые также могут получить доступ к развивающемуся человеческому мозгу и повредить его».
Исследователи из Кембриджского университета изучили различные клеточные линии, в том числе нервные стволовые клетки человека, чтобы выяснить, как инфекция вируса Зика может привести к микроцефалии. Они подозревали, что MSI1 - РНК-связывающий белок - может играть важную роль в этом процессе, поскольку он участвует в регуляции пула нейральных стволовых клеток, необходимых для нормального развития мозга.
Исследователи показывают, что когда вирус Зика проникает в эти стволовые клетки, он захватывает MSI1 для собственной репликации и повреждает клетки как минимум двумя способами. Во-первых, MSI1 связывается с геномом вируса Зика, позволяя ему реплицироваться и делая клетки более уязвимыми для вызванной вирусом гибели клеток. Когда исследователи заразили клетки, которые были лишены возможности производить MSI1, репликация вируса значительно снизилась, как и гибель клеток, что указывает на то, что присутствие MSI1 необходимо для эффективной репликации вируса Зика.
Во-вторых, они показали, что MSI1 также нарушает нормальную программу развития нервных стволовых клеток. В клетках, инфицированных вирусом Зика, MSI1 связывается с геномом вируса в пользу его обычных мишеней в клетке. Вирус действует как «губка», препятствуя правильной работе MSI1 и изменяя экспрессию многих генов, участвующих в развитии нейронов.
В обоих этих сценариях нервные стволовые клетки, которые имеют решающее значение для нормального развития нервной системы, теряются, что приводит к микроцефалии.
Чтобы подтвердить, что MSI1 важен для роста мозга нормального размера, ученые продемонстрировали, что MSI1 мутирует у людей с редким типом наследственной микроцефалии (аутосомно-рецессивная первичная микроцефалия), не связанной с инфекцией Зика.
Эти результаты в совокупности свидетельствуют о том, что нервным стволовым клеткам необходим MSI1, чтобы генерировать достаточное количество нейронов для нормального размера мозга, но присутствие MSI1 также повышает уязвимость этих клеток к инфекции Зика, что приводит к гибели популяции, что в конечном итоге приводит к при микроцефалии.
Это исследование финансировалось Wellcome and Cancer Research UK.