Znanstveniki so na podlagi obstoječih podatkov o ribonukleinski kislini (RNK) v različnih vrstah celic iskali tiste z zmožnostjo proizvodnje dveh beljakovin, ki pomagata novemu koronavirusu (sars-CoV-2) vdreti v človeško celico. S tem pristopom jim je uspelo najti posamezne vrste celic v pljučih, nosu in črevesju, ki so še posebej lahka tarča za omenjeni virus. Raziskovalci upajo, da bo njihovo odkritje v pomoč znanstvenikom, ki razvijajo nova zdravila za bolezen covid-19 ali testirajo učinkovitost obstoječih.
V nosu so najbolj izpostavljene celice, ki proizvajajo sluz. Premorejo namreč RNK obeh proteinov, ki novemu koronavirusu pomagata vdreti v celico. V pljučih je RNK za proteina prisoten predvsem v pnevmocitih tipa 2 oziroma velikih alveolarnih celicah, ki obdajajo stene pljučnih mešičkov ter skrbijo za njihovo odprtost. V črevesju pa so najbolj ranljivi enterociti oziroma absorpcijske celice, ki oblagajo svetlino tankega črevesa in vsrkavajo hranilne snovi.
Pri raziskavi so sodelovali znanstveniki z ameriškega znanstvenega inštituta MIT, Ragon Instituta in Broad Instituta, z njimi pa so sodelovali še številni kolegi z vsega sveta. Raziskava je bila predvčerajšnjim objavljena v znanstveni reviji Cell.
Raziskavo omogočile baze podatkov o celicah
Znanstvena skupnost je že kmalu po prvih obolenjih s covidom-19 prišla do spoznanja, da se peplomer oziroma beljakovinska konica novega koronavirusa poveže z beljakovinskim receptorjem ACE2. Pri aktiviranju beljakovinske konice pomaga še ena človeška beljakovina oziroma encim TMPRSS2, ki omogoči vstop dednega materiala virusa v človeško celico. Virus celico izkoristi za proizvodnjo novih virusov in okužba se začne širiti.
Po potrditvi vloge omenjenih beljakovin pri okužbi so se raziskovalci lotili brskanja po bazah podatkov o celicah človeškega telesa, da bi našli tiste z geni za proizvodnjo beljakovin ACE2 in TMPRSS2. Pri iskanju celic, ki so najbolj izpostavljene novemu koronavirusu, so se osredotočili na tiste v nosu, pljučih in črevesju, ker so predhodne preiskave pokazale, da lahko virus v človeško telo vstopi prek vseh treh organov. Svoja odkritja so nato primerjali s celicami v organih, ki niso prizadeti.
Raziskava je bila mogoča, ker so v številnih laboratorijih po svetu v preteklosti že izvedli obsežne raziskave, v katerih so proučili več tisoč človeških celic, celic drugih primatov in miši ter ugotovili, kateri geni so vklopljeni pri posameznih vrstah celic.
Obrambni mehanizem izkoristili v svoj prid
Med iskanjem najverjetnejših tarč virusa so raziskovalci naleteli na še en zanimiv pojav. Opazili so, da je bilo izražanje gena ACE2 tesno povezano z aktiviranjem genov, ki jih vklopi interferon oziroma beljakovina, ki jo telo proizvaja za boj proti virusnim okužbam. Interferon moti kopiranje virusov in aktivira mehanizme za boj proti infekciji. Pretekle raziskave so sicer pokazale, da beljakovina ACE2 pomaga pljučnim celicam pri prestajanju poškodb, ni pa še bila povezana s pojavom interferona.
Da bi zadevi prišli do dna, so celice, ki obdajajo zračne poti, izpostavili interferonu in ugotovili, da te res vključijo gen za proizvodnjo beljakovine ACE2. Preden so celice izpostavljene interferonu, torej ne premorejo receptorjev, na katere se prime novi koronavirus. Iz teh ugotovitev sklepajo, da so se koronavirusi evolucijsko prilagodili za izkoriščanje naravnega obrambnega mehanizma gostiteljevih celic, ki virusu tako nehote omogočijo priklop in razmnoževanje.
»To ni prvi takšen primer,« pojasni soavtor raziskave Jose Ordovas-Montanes. »Imamo tudi druge primere koronavirusov in drugih virusov, ki ciljajo na gene, ki jih spodbuja interferon, da bi vdrli v celice. Na neki način gre za najbolj pričakovan odziv gostitelja.«
Vloga interferona pri okužbi z novim koronavirusom je torej precej zagonetna. Hkrati pomaga celicam preživeti poškodbe in v boju proti okužbi, ob tem pa nekatere celice spremeni v lahke tarče. Kot vselej pa tudi tokrat raziskovalci opozarjajo, da bo za podrobnejše razumevanje vloge interferona pri bolezni covid-19 potrebnih še več raziskav.
