Изучая влияние SARS-CoV-2 на организм, исследователи обычно опираются на симптоматические проявления или результаты вскрытия. Однако современные технологии позволяют отследить распространение инфекции и появление ее очагов в организме в реальном времени. Международная группа исследователей из США, Канады и Германии придумала, как изучить распространение SARS-CoV-2 в организме мышей, а также то, как антитела борются с вирусом. Подробнее об этом они рассказали в статье в журнале Immunity.
Биолюминесцентная визуализация — технология, основанная на внедрении в организм с помощью генетического редактирования или вирусного вектора ДНК, отвечающей за выработку способных к свечению белков. Это позволяет неинвазивно отслеживать биологические процессы в организме.
«Впервые мы смогли визуализировать распространение SARS-CoV-2 в живом животном в режиме реального времени, и, что важно, определить места, на которые должны воздействовать антитела, чтобы остановить прогрессирование инфекции», — говорит инфекционист Прити Кумар из Йельской школы медицины, одна из авторов исследования.
Ученые использовали биолюминисцентные метки, которые отслеживали с помощью микроскопии. Так им в реальном времени удалось зафиксировать распространение SARS-CoV-2 в организме подопытных мышей.
Попадая в нос, он размножался там, вскоре перемещался в легкие, а затем и в другие органы.
В первые сутки вирус реплицировался в носовой полости и добрался до легких. К третьему дню он размножился там достаточно, чтобы распространиться и на другие органы, на четвертый день добрался до мозга. Примерно к шестому дню, вирус достигал мозга, и мыши умирали.
SARS-CoV-2-нейтрализующие моноклональные антитела — перспективное средство для лечения Covid-19, отмечают исследователи, но до конца механизмы их работы и возможные побочные эффекты не изучены. Чтобы выяснить, как антитела, полученные из человеческой плазмы, будут действовать в организме, исследователи вводили их мышам до или после заражения. В первом случае антитела предотвращали распространение вируса, во втором — избавлялись от него примерно к третьему дню.
«Контроль с помощью визуализации в реальном времени за тем, как распространяется вирус, может быть использован для быстрого определения эффективности лечения всего за три-пять дней, что позволит сэкономить время для разработки мер противодействия нынешним и будущим пандемиям», — считает соавтор исследования Прадип Учил.
Не все антитела, однако, были одинаково эффективны.
У антител есть две основные функции — антиген-связывающая и эффекторная. Нейтрализующие антитела связываются с вирусами и не дают им проникнуть в клетки. Эффекторная функция подразумевает тот или иной иммунный ответ, когда иммунная система атакует и уничтожает зараженные клетки.
«Антитела - это полифункциональные молекулы, обладающие несколькими свойствами, — поясняет соавтор работы Андрес Финци. — В этом исследовании мы показали, что их способность «звать на помощь» другие клетки иммунной системы и уничтожать инфицированные клетки необходима для обеспечения оптимальной защиты».
<2>
Антитела, неспособные привлекать Т-лимфоциты и другие «клетки-убийцы», менее эффективны в борьбе с инфекцией, отмечают исследователи. Недостаточно просто обезвредить вирус — необходимо запустить реакцию, которая приведет к полному его уничтожению.
«Раньше мы думали, что нейтрализации вируса достаточно для предотвращения инфекции, но антитела должны присутствовать в организм в нужное время, в нужном месте и в нужном количестве, — добавляет Кумар.
Без эффекторной функции нейтрализующая активность сама по себе не так эффективна».
«В целом, наше исследование демонстрирует полезность подхода, основанного на биолюминисцентной визуализации, для изучения патогенеза SARS-CoV-2 и выявления эффективных противовирусных терапий для быстрого перевода в клиническую практику у людей», — заключают авторы работы.
Исследователи надеются, что их опыт будет полезен в дальнейшем изучении распространения SARS-CoV-2 и других инфекций, а также в поиске новых способов лечения.