Теперь исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе определили белок, который норовирус использует для проникновения в клетки. Открытие на мышах предоставляет новые способы изучения вируса, с которым, как известно, сложно работать, и может привести к лечению или вакцине.
«Наша неспособность выращивать вирус в лаборатории ограничивает нашу способность разрабатывать противовирусные агенты. Если вы не можете заставить вирус размножаться в клетках человека, как вы собираетесь найти соединения, которые препятствуют размножению?» сказал Герберт «Скип» Вирджин, доктор медицинских наук, профессор Маллинкродта, заведующий кафедрой патологии и иммунологии и старший автор исследования. «Это открытие обеспечивает хорошую основу для нашей мышиной модели, которую мы затем можем использовать для понимания патогенеза норовирусов и поиска методов лечения у людей».
Исследование опубликовано 18 августа в Science.Норовирус печально известен тем, что вызывает вспышки диареи, рвоты и желудочных спазмов на круизных лайнерах, в военных казармах и в других местах, где люди живут в тесноте. Для большинства людей инфекция приводит к неудобным дням или двум, перемежающимся частыми походами в туалет, но у уязвимых групп, таких как больные раком и пожилые люди, болезнь может быть длительной, а иногда и смертельной.
Существует много норовирусов, но каждый из них может инфицировать только один вид животных. Норовирус человека не заразит ни один из видов, обычно используемых в биомедицинских исследованиях, например мышей, крыс или кроликов. Человеческий норовирус не растет даже в человеческих клетках в чашках Петри.«Поскольку норовирус человека не растет в линиях клеток человека или лабораторных животных, вы не можете тестировать лекарство, вы не можете тестировать вакцину», — сказала Virgin. «Вам придется проводить такие исследования на людях, но было бы лучше, если бы мы могли сначала провести тесты на животных моделях».
Когда в 2003 году был открыт норовирус мыши, это показалось прекрасной возможностью создать модель норовирусной инфекции на мышах. Геномы норовирусов мыши и человека очень похожи, и даже под электронным микроскопом вирусы выглядят одинаково. Однако никто не может быть уверен, что то, как мышиный норовирус действует на мышей, имеет отношение к тому, как человеческий норовирус действует на людей.Исследователи Virgin и докторанты Крейг Вилен, доктор медицинских наук, и Роберт Орчард, доктор философии, думали, что, если они смогут определить причину, по которой норовирус мыши поражает только мышей, а норовирус человека поражает только людей, они могли бы улучшить свою модель норовирусной инфекции.
Исследователи использовали генетический инструмент, известный как CRISPR-Cas9, для идентификации генов мышей, которые важны для норовирусной инфекции мышей. Они обнаружили, что когда ген CD300lf блокируется CRISPR-Cas9, норовирус не может инфицировать клетки. CD300lf кодирует белок на поверхности клеток мыши, и исследователи полагают, что вирус цепляется за него, чтобы попасть внутрь клетки.
Более того, когда исследователи экспрессировали белок CD300lf мыши на поверхности клеток человека, норовирус мыши смог инфицировать клетки человека и размножаться. «Мышиный норовирус прекрасно растет в клетках человека», — сказала Вирджин. «Это говорит нам о том, что видовое ограничение связано, в первую очередь, со способностью проникать внутрь клеток. Попав внутрь клеток, скорее всего, все другие механизмы сохраняются между норовирусами человека и мыши, поскольку вирусы очень похожи».
Исследователи также обнаружили, что норовирусу мыши требуется вторая молекула или кофактор для заражения клеток; CD300lf самого по себе недостаточно. Но они не смогли установить идентичность молекулы.«На данный момент мы знаем больше о том, чем это не является, чем о том, что это такое», — сказал Орчард, соавтор исследования. «Каждую неделю появляется новая любимая гипотеза. Вероятно, это небольшая молекула, обнаруженная в крови, а не белок».
Для вируса необычно использовать кофактор для заражения. Их открытие предполагает, что отсутствие необходимого кофактора может быть причиной того, что ученым было трудно выращивать норовирус человека в лаборатории.Исследователи работают над способами использования человеческих клеток с белком CD300lf мыши для изучения норовирусной инфекции. Одна из возможностей — использовать систему для проверки лекарств, чтобы заблокировать размножение вирусов.
Такие препараты можно вводить профилактически людям, находящимся в эпицентре вспышки, или в качестве лечения лиц с ослабленным иммунитетом.Открытие мышиного рецептора норовируса также может привести к лучшему пониманию того, как вирус вызывает заболевание.«Мы до сих пор даже не знаем, заражает ли вирус эпителиальные клетки или иммунные клетки, и это имеет значение, если вы хотите разработать вакцину», — сказал Вилен, соавтор исследования. «Мы разработали мышь с нокаутом, у которой отсутствует CD300lf, и мы используем ее для определения задействованных типов клеток.
Мы надеемся, что лучшее понимание патогенеза приведет к лучшим способам лечения или предотвращения этого очень распространенного заболевания».