Многие люди, даже при тесном контакте с респираторными вирусами, включая SARS-CoV-2, не заражаются. Это можно объяснить активацией врожденного иммунитета, который обеспечивает раннюю защиту от инфекции. Однако точные механизмы врожденной иммунной защиты до конца не изучены, так как их сложно выделить из-за влияния адаптивного иммунитета. Для изучения этих механизмов нужно исследовать людей, у которых был тесный контакт с вирусом, но которые не заразились, что было подтверждено с помощью ПЦР и анализов на антитела.
Ученые из Имперского колледжа Лондона провели такое исследование с участием невакцинированных людей, проживающих с инфицированными SARS-CoV-2. У участников исследования брали образцы крови и мазки из носа на 4, 7, 14 и 28 день после контакта для изучения их иммунных реакций. Ученые выяснили, что ранняя активация генов, связанных с интерфероном, соотносится с защитой от инфекции. Ранний ответ врожденного иммунитета может играть ключевую роль в предотвращении заражения.
Исследование на трех независимых когортах
Ученые исследовали активность генов у людей, заразившихся COVID-19, и у здоровых людей из контрольной группы. Анализ выявил 66 генов, которые были наиболее активными в первые дни инфекции, и один подавленный ген – PI3. Через неделю оставались активными только 20 генов, а ключевые пути этих генов были связаны с интерфероном I типа и антивирусным ответом.
Проведя еще один анализ (CTV) и объединив данные с первым, ученые определили 96 генов, характеризующих ранний COVID-19. Эти гены позволяют отличить ранние стадии инфекции от поздних или отсутствия инфекции.
Гены, характеризующие ранний COVID-19, были связаны с противовирусной защитой и подавлением репликации вируса. Преобладали гены, связанные с интерфероном I типа (ИФН). Экспрессия этих генов коррелировала с вирусной нагрузкой.
Далее ученые сравнили активность генов у тех, кто контактировал с больными, но не заразился COVID-19, и у здоровой контрольной группы. На начальном этапе не было обнаружено значимых различий в экспрессии генов. Через неделю повышенная экспрессия наблюдалась только у одного гена – IFI27 – у тех, кто контактировал с больными, но не заразился.
Анализ CTV позволил обнаружить ещё 111 генов, активность которых повышалась у тех, кто не заразился. Некоторые из этих генов были связаны с подавлением репликации вируса. Пять из них были связаны с ранней инфекцией SARS-CoV-2. У небольшой группы тех, кто не заразился, повышалась активность генов, связанных с активацией врожденного иммунитета.
У тех, кто не заразился, наблюдалась высокая экспрессия 96 генов ранней инфекции. Эти люди демонстрировали схожий с инфицированными противовирусный ответ, что может быть связано с их устойчивостью к инфекции, несмотря на тесный контакт с вирусом.
Ученые проверили, действительно ли кратковременная активация генов ранней инфекции у ПЦР-отрицательных участников может отражать их способность эффективно сдерживать вирусную инфекцию. В этой части исследования ученые использовали данные медицинских работников и добровольцев, которых в экспериментальном порядке заражали SARS-CoV-2. У этих групп из 96 генов ранней инфекции 89 были доступны для анализа. Из этих 89 доступных генов 81 имели повышенную экспрессию у ПЦР-положительных медицинских работников по сравнению с ПЦР-отрицательными. А в группе добровольцев, которых заражали SARS-CoV-2, экспрессия была повышена у 81 гена у ПЦР-положительных людей. Ген PI3 был значительно повышен у всех ПЦР-отрицательных участников.
Результаты этой части исследования подтвердили, что активация генов, связанных с ИФН, характеризует устойчивость к инфекции. В отличие от ПЦР-отрицательных участников, у ПЦР-положительных не наблюдалось повышения активности этих генов через 6 часов и до 3 дней после заражения. И только после 3 дней гены стали активироваться, а их активность длительно сохранялась. Величина экспрессии генов ранней инфекции у ПЦР-положительных лиц была значительно выше, чем в ранних временных образцах от ПЦР-отрицательных лиц.
На рисунке – схематическое изображение динамики вирусной нагрузки и экспрессии генов ранней инфекции. Синяя линия характеризует тех, кто не заразился, красная линия – тех, кто заразился. Сплошные линии – характерная экспрессия генов. Пунктирные линии – вирусная нагрузка. Горизонтальная пунктирная линия – предел обнаружения для измерения вирусной нагрузки. Быстрого увеличения экспрессии генов, связанных с ИФН, достаточно для ограничения вирусной нагрузки до необнаружимого уровня. И наоборот, более медленная экспрессия этих генов не позволяет быстро подавить размножение вируса, поэтому экспрессия, как и вирусная нагрузка, продолжают увеличиваться экспоненциально.
Источник изображения: https://www.thelancet.com/journals/ebiom/article/PIIS2352-3964(24)00511-5/fulltext
Вывод
У недавно инфицированных людей повышена активность генов, связанных с интерфероном. Этот факт подтвержден в трех независимых когортах: бытовых контактах, медицинских работниках и добровольцах, зараженных SARS-CoV-2. У ПЦР-отрицательных контактов с высоким риском заражения гены ранней инфекции также активируются, но с меньшей интенсивностью, чем у ПЦР-положительных.
Кратковременное повышение экспрессии генов, связанных с ИФН, через 6 часов после заражения может подавлять вирусную репликацию и предотвращать инфекцию. У инфицированных ПЦР-положительных участников активация генов происходит только через 3 дня, когда вирусная нагрузка уже высока.
Это открытие может быть использовано для разработки профилактических и терапевтических стратегий, которые стимулируют врожденные противовирусные пути у людей с высоким риском заражения SARS-CoV-2 и другими респираторными вирусами.
Полезная статья, нужная информация? Поделитесь ею!
Кому-то она тоже будет полезной и нужной:
