По-малко ефективна репликация на наследствен SARS-CoV-2 в първичен назален епител на деца

Скорошно проучване, публикувано в Биология на PLoS разкри, че репликацията на родовия щам на коронавирус 2 на тежък остър респираторен синдром (SARS-CoV-2) е по-малко ефективна в назалните епителни клетки (NEC) на деца.

Проучвания: Ancestral SARS-CoV-2, но не и Omicron, се репликира по-малко ефективно в първичните педиатрични назални епителни клетки. Кредит за изображение: 2020 Timelapse/Shutterstock

Заден план

Пациентите с педиатрична коронавирусна болест 2019 (COVID-19) обикновено развиват по-леки симптоми от възрастните. Натрупващите се доказателства сочат, че педиатричната популация е по-малко податлива на инфекция със SARS-CoV-2 с родовия щам. Въпреки това, делът на педиатричните случаи се е увеличил значително с появата на тревожни варианти на SARS-CoV-2 (ЛОС). Все още не е ясно дали това увеличение е следствие от ваксинирането на възрастни или фундаменталните промени в SARS-CoV-2.

Има доказателства, че NEC при децата са фундаментално различни в сравнение с възрастните. Наблюдавана е по-ниска експресия на гените на ангиотензин-конвертиращия ензим 2 (ACE2) и трансмембранна протеаза, серин 2 (TMPRSS2) в назалния епител на деца в сравнение с възрастни. Това обаче не е потвърдено на ниво протеин. Освен това се спекулира, че вроденият отговор на SARS-CoV-2 може да се различава фундаментално между децата и възрастните.

Проучването и констатациите

Настоящото проучване изследва диференциалната кинетика на инфекцията и имунните отговори на SARS-CoV-2 при деца и възрастни, използващи първични NEC. Педиатрични и възрастни NEC бяха диференцирани на интерфейса въздух-течност и оценени на изходно ниво за клетъчния фенотип. Възрастните NECs растат като псевдостратифициран колонен епител с ресничести епителни клетки и разпръснати бокалисти клетки.

По същия начин, педиатричните NEC нарастват като псевдостратифицирани колонни епителни клетки с ресничести епителни и гоблетни клетки. Въпреки това, разпръснати клетки с кондензирана цитоплазма и пикнотично ядро ​​също бяха отбелязани, което потенциално показва по-висока метаболитна и оборотна скорост в педиатричните клетки. Имунофлуоресцентното оцветяване разкри по-ниски повърхностни нива на ACE2 при педиатрични NEC, отколкото при възрастни NEC.

Въпреки че Western blotting потвърди тази тенденция, тя не беше статистически значима. Нямаше тенденция в нивата на TMPRSS2 между педиатрични и възрастни NEC. Вирусната репликация е значително намалена в педиатрични клетки на 24-ия и 48-ия час след заразяването (hpi) с родовия щам SARS-CoV-2. Намалени нива на вирусния нуклеокапсид (N) протеин също бяха отбелязани при 24- и 72-hpi. Въпреки че подобна тенденция беше очевидна при експресията на иРНК, тя не достигна статистическа значимост.

Няма значителни разлики в нивата на ACE2 след инфекция между педиатрични и възрастни клетки. РНК секвенирането се извършва върху педиатрични и възрастни клетки при 72 hpi. Анализът на основните компоненти (PCA) показа, че заразените клетки образуват различни клъстери. Много гени са били различно експресирани в заразените клетки.

Анализът на обогатяване на генната онтология (GO) на педиатрични клетки показа силен интерферонов (IFN) отговор с GO термини като – тип I IFN сигнализация, клетъчен отговор към IFN-α, регулиране на защитния отговор към вируса и отрицателна регулация на вирусната репликация между другото. Обратно, термини като клетъчен отговор на стерол, отговор на фактор на туморна некроза и Wnt сигнален път са записани за NEC за възрастни.

Авторите оценяват генната експресия на три гена, участващи в антивирусен/възпалителен отговор чрез количествена полимеразна верижна реакция (qPCR). Изследваните гени са CXC мотив хемокинов лиганд 10 (CXCL10), IFN-индуциран протеин с тетратрикопептидни повторения 1 (IFIT1) и IFN-стимулиран ген 15 (ISG15).

Заразените педиатрични клетки имат значително повишени нива на IFIT1 спрямо НЕК при възрастни. Освен това, педиатричните NECs също показват по-високи протеинови нива на IFN-α, IFN-β и CXCL10, но варират между донорите и това не достига (статистическа) значимост.

Освен това екипът зарази (педиатрични и възрастни) NEC с варианти на SARS-CoV-2 Delta и Omicron. Те отбелязват значително по-високи титри на вирусна РНК и инфекциозни вирусни частици в възрастни клетки при 24 hpi в сравнение с педиатрични клетки. Трябва да се отбележи, че подобна тенденция, макар и незначителна, се наблюдава при инфекциозните титри на SARS-CoV-2 Omicron, но не са отбелязани разлики в нивата на (Omicron) РНК между педиатрични и възрастни клетки.

Изводи

Констатациите показват, че педиатричният назален епител може да бъде критичен за намаляване на чувствителността на децата към наследствения щам SARS-CoV-2. Репликацията на родовия щам е постоянно по-ниска в педиатричните клетки, отколкото при възрастни NEC. В съответствие с по-ниската репликация, педиатричните клетки монтират по-изразен възпалителен отговор.

Въпреки това, защо по-силен антивирусен/възпалителен отговор се монтира от педиатрични, отколкото възрастни NEC, се нуждае от допълнително проучване. Освен това, репликацията на SARS-CoV-2 Delta беше значително по-добра в клетките на възрастни, отколкото в педиатричните NEC. Това означаваше, че всяко нарастване на педиатричните случаи на COVID-19 по време на Делта вълната е малко вероятно да се дължи на повишеното избягване на варианта от вродения имунитет.

Освен това репликацията на SARS-CoV-2 Omicron е по-малко ефективна от варианта Delta в клетките на възрастните, което предполага, че вариантът няма репликативно предимство пред Delta в горните дихателни пътища на възрастните. Вместо това по-високата трансмисивност на Omicron може да се дължи на увеличеното укриване на антитела. Като цяло, резултатите показват по-ниска инфекция/репликация на предшественика на SARS-CoV-2 в педиатричния назален епител, въпреки че това може да не продължи дълго, предвид продължаващата еволюция на вируса.

.

Leave a Comment