Вирус Зика (ZIKV) вмешивается в клеточный механизм, контролирующий клеточное деление, и изменяет экспрессию сотен генов, отвечающих за формирование и развитие клеток головного мозга, согласно результатам, опубликованным 23 января журналом Scientific Reports.
Ранее была установлена связь между инфицированием вирусом Зика (ZIKV) и микроцефалией. Тем не менее, клеточные изменения, вызванные вирусом и ведущие к микроцефалии, в значительной степени неизвестны. «Выяснение основ заражения вирусом Зика имеет решающее значение для разработки инструментов против него», - говорит Стивенс Рехен, главный исследователь исследования и исследователь, работающий в Институте исследований и образования D'Or (IDOR) и в Институте Биомедицинских наук в Федеральном университете Рио-де-Жанейро (UFRJ) в Бразилии.
В предыдущем исследовании, опубликованном группой в журнале Science, исследователи заметили, что пул нервных стволовых клеток человека, инфицированных бразильским штаммом вируса Зика, быстро и полностью истощается по сравнению с неинфицированными клетками. Это открытие побудило группу к дальнейшему изучению того, как вирус Зика нарушает интерактомную карту (или молекулярный отпечаток пальца) инфицированных клеток, то есть весь набор клеточных и молекулярных взаимодействий в данной группе клеток. Анализ интерактома клеток, инфицированных вирусом Зика, может выявить клеточные мишени и пути, с которыми вирус взаимодействует или которые он модулирует, что открывает ценные возможности для разработки лекарств.
С этой целью нервные клетки человека были инфицированы штаммом ZIKV, полученным от пациента из Бразилии. Затем эти клетки были преобразованы в нейросферы, которые представляют собой организованные трехмерные агрегаты нервных клеток, напоминающие ткань мозга плода, которые повторяют многие из нормальных ранних и важных процессов, которым мозг подвергается в процессе развития, и, таким образом, являются отличной моделью для изучения человеческого мозга. Затем группа идентифицировала молекулярные фингерпринты инфицированных и неинфицированных клеток, проверив уровень экспрессии и статус многочисленных генов и белков..
Анализ показал, что более 500 белков в инфицированных нейросферах имели измененный уровень экспрессии или статус (повышенная или пониженная экспрессия) по сравнению с неинфицированными нейросферами. Некоторые из этих измененных белков обычно участвуют в таких задачах, как исправление повреждений ДНК или обеспечение стабильности хромосом. Кроме того, белки, которые обычно необходимы для роста клеток, в инфицированных нейросферах молчали, что может объяснить, почему зараженные вирусом Зика клетки умирают гораздо раньше, чем их неинфицированные аналоги. Интересно, что гены, управляющие специализацией клеток, также молчали в инфицированных нейросферах, что исключало возможность образования специализированных клеток мозга. С другой стороны, белков, связанных с репликацией вируса, было слишком много, что, скорее всего, является результатом стратегии, принятой вирусом для обеспечения собственной репликации в клетке-хозяине. Полный список всех человеческих белков, которые были обнаружены измененными в нейросферах, инфицированных вирусом Зика, доступен в исследовании под названием «Вирус Зика разрушает молекулярные отпечатки пальцев нейросфер человека», опубликованном в Scientific Reports на этой неделе.
По словам Патрисии Гарсез, доцента Федерального университета Рио-де-Жанейро и первого автора исследования: «эти результаты дают представление о молекулярных механизмах инфекции ZIKV в ходе развития мозга и могут объяснить некоторые последствий, наблюдаемых в мозге новорожденных с микроцефалией».