Исследователи из Берлинского института медицинской системной биологии использовали секвенирование РНК одиночных клеток, чтобы лучше изучить вирус простого герпеса первого типа, который вызывают характерные высыпания на губах. В результате они нашли потенциально новые способы, позволяющие бороться с этим типом вируса герпеса (всего их выделено восемь).
Многие знакомы с неприятными симптомами: покалыванием и зудом на губах, после которых у людей начинают образовываться небольшие болезненные волдыри, заполненные вирусом простого герпеса (HSV).
Примерно 80% мирового населения являются носителями вируса простого герпеса 1 (HSV-1). При заражении он "поселяется" в организме человека на всю оставшуюся жизнь и зачастую никак себя не проявляет. Но в редких случаях у новорождённых (передаётся от матери) или людей, иммунная система которых дала сбой, вирус герпеса может вызвать серьёзные заболевания: воспаление головного мозга или лёгких.
Немецкие специалисты решили выяснить, что же происходит внутри отдельных клеток во время заражения этим вирусом.
Биоинформатик Федран Франке (Vedran Franke) разрабатывает алгоритмы, позволяющие специалистам предсказать вероятность развития инфекции в отдельных клетках. Он и его коллега Эмануэль Вюлер (Emanuel Wyler) решили выяснить, что может стимулировать или замедлить развитие инфекции.
Для этого учёные исследовали различия в том, как инфекция прогрессирует в отдельных клетках, и обнаружили, что фактор транскрипции NRF2 играет очень важную роль. По словам учёных, его активация замедляет развитие герпетической инфекции.
"Я визуализировал изменения в регуляции каждого гена, которые мы изучили в каждой отдельной клетке. Это показало нам, что уровень активации фактора транскрипции NRF2 может являться маркером временной резистентности (устойчивости – прим. ред.) к инфекции HSV-1", – говорит Франке.
Кроме того, не последнюю роль играет состояние самой клетки. Специалисты обнаружили, что клетка более уязвима к инфекции HSV-1 во время определённых фаз своего цикла.
Исследователи также пришли к ещё одному важному выводу. Препарат для пациентов, страдающих хронической болезнью почек, под названием бардоксолон метил (bardoxolone methyl), который в настоящее время тестируется, способен подавлять инфекцию герпеса путём активации фактора транскрипции NRF2.
Учёные поясняют, что вирус герпеса, проникнув в клетку, внедряет в неё свою собственную генетическую информацию. Иными словами, в инфицированных клетках активируются как человеческие, так и вирусные гены.
После того как группа учёных обработала инфицированные клетки препаратом для почек, вирус стал менее продуктивным. Он активировал меньше собственных генов, которые обычно "подпитывают" инфекцию. Авторы работы считают, что это связано с влиянием препарата на фактор транскрипции NRF2.
Подобный результат также дала обработка клетки органическим соединением, содержащемся в брокколи и цветной капусте. Это вещество под названием сульфорафан, которое также борется с раком, сахарным диабетом и шизофренией.
На сегодняшний день немногие исследователи изучили эту острую вирусную инфекцию так же тщательно, как это сделали немецкие специалисты. К слову, их работа основана на методе, который используется в институте с 2016 года (то самое секвенирование РНК одиночных клеток).
Обычное секвенирование позволило бы учёным выяснить, какие гены в исследуемых клетках были активны "в среднем по больнице", но различия для отдельных клеток остались бы вне поля зрения учёных.
"Если я смешаю в блендере десять разных фруктов, то, попробовав полученный смузи, я смогу определить, что в нём содержится ежевика, – говорит Вюлер. – С помощью секвенирования РНК одиночных клеток мы делаем не коктейль, а фруктовый салат. [В этом случае] я могу сразу определить ежевику и точно сказать, как много ежевики в салате".
В общей сложности в своей работе Вюлер и Франке исследовали примерно 12 тысяч клеток кожи человека, инфицированных HSV-1. Что важно, для каждой клетки данный метод секвенирования создавал отдельный набор данных, содержащий информацию об активированных генах.
Вирус герпеса – хорошая модель для исследований, поскольку с ним относительно легко работать в лаборатории. Кроме того, авторы рассматривают свою работу как проект, показывающий, как секвенирование РНК одиночных клеток может помочь специалистам лучше изучить вирусные инфекции.
Они уже планируют использовать этот метод для анализа ещё двух вирусов: другого типа вируса герпеса и коронавируса. Последние могут вызывать у людей простудные заболевания, а также тяжёлые респираторные состояния, которые нередко заканчиваются смертью.
Научная статья по итогам работы представлена в издании Nature Communications.
К слову, ранее антропологи выяснили, кто заразил людей генитальным герпесом, и определили, что герпес во время беременности может привести к развитию аутизма у плода.
Кроме того, авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что вирус герпеса связан с развитием болезни Альцгеймера.
