Kada dišemo, virus SARS-CoV-2 ulazi u telo kroz ćelije gornjih disajnih puteva. Osećajući napadača, epitelne ćelije, koje su prva linija odbrane, postavljaju neposrednu i široku „urođenu“ odbranu i pokreću alarm.
Imuni sistem tada pokreće kaskadu snažnih, ciljanih napada. Razumevanje načina na koji ove ćelije reaguju na infekciju i farmakološki moduliraju svoj odgovor je od najveće važnosti u razvoju efikasnih tretmana za virusne bolesti kao što je COVID-19. Naučnici iz Centra Maks Delbrik konstruisali su epitelne ćelije pluća uzgajane u laboratoriji da svetle crvenom bojom kada pokrenu imunološki odgovor. Ovaj alat se može koristiti za skrining lekova koji mogu pomoći u lečenju COVID-19 i drugih infekcija u nastajanju.
Nalazi dr Gaetana Gargiula, šefa laboratorije „Molekularna onkologija“, objavljeni su u Science Advances.
Ovaj alat je prvobitno razvijen u laboratoriji Gargiulo za proučavanje raka. Ali tokom pandemije, naučnici su odlučili da ga isprobaju u ćelijama zaraženim virusom. „Naš tim je odlučio da napravi ovaj alat za razumevanje i borbu protiv virusnih infekcija u duhu da uradimo svoj deo tokom ove pandemije“, kaže Gargiulo, stariji autor studije. „Možda će biti moguće brzo rešiti nove pandemije u budućnosti prilagođavanjem našeg alata za prepoznavanje novih sojeva virusa.
Alat se zove „sintetički lokus kontrolni region“ (sLCR) i sastoji se od laboratorijski generisanog segmenta DNK koji uključuje ili isključuje fluorescentni protein u zavisnosti od toga da li ćelija pokreće imuni odgovor. Tokom urođenog imunološkog odgovora, sLCR se uključuje i pravi protein koji svetli crveno kada se posmatra pod fluorescentnim mikroskopom, govoreći naučnicima da je ćelija svesna da je zaražena i koliko snažno se bori.
Naučnici su konstruisali sLCR koji sadrži nekoliko jedinstvenih DNK sekvenci za koje su predvideli da će biti aktivne tokom infekcije SARS-CoV-2 na osnovu drugih studija. Oni su ubacili sLCR u epitelne ćelije koje su uzgajane u petrijevoj posudi, koje bi se zatim mogle zaraziti virusom SARS-CoV-2. Ćelije su zasijale crveno kada je urođeni imunitet aktiviran infekcijom ili surogatnim biohemijskim znacima, a vizuelizovane su pomoću fluorescentne mikroskopije.
„Najuzbudljiviji trenutak je bio kada smo videli da infekcija različitim sojevima živog virusa zapravo pokreće kodiranje bojama“, kaže Ben Đijang, diplomirani student u laboratoriji Gargiulo i koautor studije. Eksperimenti sa živim virusnim česticama bili su mogući zahvaljujući inter-Helmholcovoj saradnji između laboratorije Gargiulo i grupe koju je predvodio Luka Cicin-Sain u Helmholtz-Zentrum fur Infektionsforschung (HZI) u Braunšvajgu.
Tako jednostavno očitavanje omogućilo je naučnicima da potraže lekove koji inhibiraju ili pojačavaju reakcije ćelija na virus. Otkrili su da ćelije tretirane nekim lekovima za reumatoidni artritis ne sijaju crveno, što sugeriše da je lek blokirao imuni odgovor. Kada su ćelije tretirane određenim lekovima za hemoterapiju, ćelije su sijale intenzivnije, što sugeriše da je lek pojačao imuni odgovor.
Suprotstavljeni efekti mogu se pokazati korisnim u različitim fazama COVID-19. U početku, lek koji izaziva jak imuni odgovor mogao bi da pomogne u borbi protiv virusa. Ali kasnije u bolesti, produženi odgovor može pogoršati patologiju. „Sa ovakvim alatom, može se identifikovati jedinjenja za jačanje ili slabljenje epitelnog imunološkog odgovora, a oba mogu biti korisna u zavisnosti od stadijuma bolesti i simptoma“, kaže Jiang.
Konkretno, otkriće da agensi koji oštećuju DNK mogu poboljšati signal upozorenja iz epitelnih ćelija podržava radioterapiju niskih doza kao potencijalni tretman za virusne infekcije uključujući COVID-19. Ovo je testirano tokom pandemije, ali je potrebna precizna doza i tajming, kaže Gargiulo.
Iako je ova studija rađena na kulturama ćelija, identifikovani lekovi su proučavani u kliničkim ispitivanjima za COVID-19 od strane drugih grupa. Dakle, ovaj alat bi se mogao koristiti za pregled lekova na veliko kako bi se pronašle nove kombinacije i lekovi koji se mogu dalje testirati da bi se videlo da li su efikasni kod ljudi. Štaviše, „tehnologija bi se lako mogla primeniti na sofisticiranije modele bolesti, kao što su organoidi ili miševi“, kaže drugi koautor Matijas Šmit.
„Isti pristup se lako može ponovo koristiti za ciljanje drugih virusnih infekcija, kao što je nova pretnja od virusa Denga i Zika“, kaže Gargiulo „a tehnologija je dostupna laboratorijama širom sveta kako bi blagovremeno pronašle lekove za borbu protiv novih zaraznih bolesti.“
