Tyrimas: kaip virusai kenkia smegenų vystymuisi

Tyrėjai dabar ištyrė, kaip virusai, naudodami specialius organoidus, gali pakenkti smegenų sudėtingam vystymuisi. (Paveikslėlis: whitehoune / stock.adobe.com)

Virusai gali pakenkti augančioms smegenims

Tai, kad kai kurie virusai taip pat gali prasiskverbti pro smegenis ir sukelti didelius kognityvinius sutrikimus, šiuo metu ypač akivaizdu iš SARS-CoV-2 koronaviruso pavyzdžio. Taip pat yra virusų, kurie gali sukelti rimtus smegenų vystymosi sutrikimus. Neseniai atliktame tyrime paaiškėjo, kaip virusai pažeidžia augančias smegenis.

'

Austrijos mokslų akademijos IMBA - Molekulinės biotechnologijos instituto mokslininkai naudojo vadinamuosius organoidus, kad ištirtų, kaip kai kurie virusai gali sukelti sunkias žmogaus smegenų ydas. Taip pat buvo siekiama sukurti naujus terapinius metodus nuo infekcijų ir jų pasekmių. Atitinkami tyrimo rezultatai buvo paskelbti specializuotame žurnale „Cell Stem Cell“.

Virusai naudoja ląsteles

Virusai gali užpulti įvairiausias žmogaus organizmo audinių struktūras, o baltymai ant viruso apvalkalo veikia kaip durų atidarytuvai, kad patektų į ląstelę ir paskui panaudotų savo reprodukcijai. Nuo šiol ląstelė gamins tik kitus virusus ir daugiau savo palikuonių, aiškina tyrimų grupė.

Kritinė infekcinių ligų fazė

Tai taip pat daro kai kurias virusines infekcijas ypač svarbias žmogaus smegenų vystymuisi. Kadangi augimo fazėje „iš kelių pirmtakų per griežtai reguliuojamą dalijimąsi susidaro neįtikėtinas skirtingų tipų nervinių ląstelių tinklas, kurį galiausiai sudaro apie 87 milijardai nervų ląstelių“. Jei užkrėstos ląstelės nebegali atlikti įprastos funkcijos, tai gali turi toli siekiančių padarinių.

„Šio vystymosi metu padarytos klaidos, pavyzdžiui, dėl genetinių mutacijų, bet ir viruso ataka yra ypač mirtinos - gali atsirasti rimtų smegenų apsigimimų“, - praneša IMBA. Todėl būsimos motinos turėtų būti ypač atsargios su tam tikrais infekcijos sukėlėjais, tokiais kaip Toxoplasma gondii, raudonukės virusai, CMV ir herpes simplex virusai (HSV).

„Visai neseniai, vykstant ZIKA epidemijai Brazilijoje, paaiškėjo ryšys su mikrocefalija: kūdikiai, kuriems gimdoje buvo padaryta ZIKA infekcija, dažnai gimė su per mažomis smegenimis“, - aiškina tyrimų grupė.

Smegenų organoidų tyrimas

Tačiau iki šiol nebuvo įmanoma sistemingai ištirti tam tikrų virusų įtakos žmogaus smegenų vystymuisi. Tačiau smegenų organoidai, išauginti iš žmogaus kamieninių ląstelių, leido mokslininkams atskleisti naują infekcijų įtaką žmogaus smegenų vystymuisi ir išbandyti novatorišką gydymą, praneša IMBA. Unikali tam skirta technologija buvo sukurta institute.

Tyrėjai paaiškina, kad smegenų organoidams reikalingų kamieninių ląstelių galima gauti iš bet kurio žmogaus, pavyzdžiui, iš mažo odos gabalėlio ar kraujo mėginio. Šiuo tikslu kūno ląstelės chemiškai „atjauninamos“ į kamienines ląsteles, todėl sukuriamos vadinamosios „indukuotos pluripotentinės kamieninės ląstelės (iPS ląstelės)“. Tokiu būdu galima imituoti ankstyvo žmogaus smegenų vystymosi procesus, praneša komanda.

Koks yra viruso atakos poveikis

Naudodamiesi žmogaus smegenų organoidais, mokslininkai ištyrė, kaip ZIKA viruso ataka ir herpes simplex virusas (HSv-1) veikia smegenų vystymąsi. Veikia skirtingi mechanizmai, o „Zika“ virusas turi įtakos, pavyzdžiui, augimui - pirmtakų ląstelės yra pažeistos, per mažai ląstelių palikuonių ir smegenys išlieka gerokai per mažos “, - aiškina pirmoji tyrimo autorė Veronika Krenn iš IMBA.

„Pažvelgę ​​žemiau paviršiaus, galite pamatyti skirtingus struktūrinius defektus, būdingus transkripcijos profilius ir reakcijas ląstelių lygiu“, - tęsia Krennas. Kiekvieno viruso sąveika su imunine sistema yra unikali.

Yra žinoma, kad herpeso virusai iš būsimos motinos perduodami negimusiam kūdikiui, o tai gali sukelti sepsį ir rimtus neuroepitelio, vidinio smegenų regiono, defektus. Tokie atvejai yra „labai reti, bet mirtini“. Be to, trūksta „antivirusinių vaistų patogenams, kurie galėtų užpulti žmogaus smegenis“, pabrėžia Krennas. Tyrėjai tikisi, kad organoidai gali padėti ir čia.

Naujų terapijų tyrimo pavyzdinė sistema

Smegenų organoidai yra „ideali modelio sistema, skatinanti kurti naujas terapijas nuo virusų, užkrėstų žmogaus smegenis“. Pavyzdžiui, mokslininkai sugebėjo užkirsti kelią herpesu užkrėstų smegenų organoidų apsigimimams, skirdami IMBA 1 tipo interferono pranešimą.

Šios technologijos dėka ateityje bus galima išbandyti daugybę naujų medžiagų nuo virusinių žmogaus smegenų infekcijų. Tai taip pat domina vėžio mediciną. Galima būtų ištirti vadinamuosius onkolitinius virusus, kurie naudojami naviko ląstelėms naikinti, specialiai jas užkrėtus ir kovojant su jomis.

„Specialiai užkrėtę organoidus virusais, galime ne tik sužinoti labai daug apie paprastai sudėtingą žmogaus sąveiką vystantis smegenims. Taip pat galėsime geriau ieškoti šių virusų silpnųjų vietų, kad rastume atspirties taškus naujiems gydymo būdams “, - apibendrina IMBA mokslo direktorius profesorius dr. Jürgenas Knoblichas. (fp)

Žymos:  Galūnės Simptomai Korpuso-Liemens