De COVID-19-pandemie veroorzaakt door het nieuwe coronavirus SARS-CoV-2, vraagt modellen die de ontwikkeling van ziekten bij mensen kunnen dupliceren, potentiële doelwitten identificeren en testen van geneesmiddelen mogelijk maken. In het bijzonder is toegang tot in vitro modelsystemen voor primaire menselijke longen een prioriteit aangezien een, verscheidenheid aan respiratoire epitheelcellen de voorgestelde doelen van virale toegang zijn.
Een team onderzoekers rond infectieziekten, pulmonale en regeneratieve geneeskunde aan de Boston University, die longen uit menselijke stamcellen bestuderen, type 2 pneumocyten genaamd, geïnfecteerd met SARS-CoV-2, hebben aangetoond dat het virus in eerste instantie het vermogen van de longcellen om hulp van het immuunsysteem te vragen met interferonen om het virus te bestrijden, onderdrukt en in plaats daarvan een ontstekingsroute genaamd NFkB activeert.” De geïnfecteerde longcellen storten inflammatoire eiwitten uit. In het lichaam van een geïnfecteerd persoon, drijven die eiwitten ontstekingsniveaus in de longen op”, zegt corresponderend auteur Darrell Kotton, MD, de David C.
Seldin hoogleraar geneeskunde bij BUSM en directeur van het BU / BMC Center voor regeneratieve geneeskunde (CReM).
Volgens de onderzoekers trekken de ontstekingssignalen geïnitieerd door de geïnfecteerde pneumocyten een leger immuuncellen naar het longweefsel
beladen met geïnfecteerde en reeds dode en stervende cellen. “Onze gegevens bevestigen dat SARS-CoV-2 cellen verhindert om één van de antivirale takken van het immuunsysteem te activeren vroeg nadat de infectie is begonnen. Het signaal dat de cellen normaal gesproken zouden uitsturen, een klein eiwit genaamd interferon dat ze uitzenden onder bedreiging van de ziekte, worden in plaats daarvan vertraagd gedurende meerdere dagen, waardoor SARS-CoV-2 voldoende tijd heeft om zich te verspreiden en cellen te doden en zo een opeenhoping van dode celresten en andere ontstekingen te triggeren,” voegde Kotton eraan toe.
De gegevens zijn gebaseerd op experimenten die het onderzoeksteam heeft uitgevoerd in het laboratorium van co-senior auteur Elke Mühlberger, PhD, universitair hoofddocent microbiologie bij BUSM en onderzoeker bij BU’s National Emerging Laboratoria voor infectieziekten (NEIDL). Kotton en andere leden van de CReM hebben geavanceerde modellen van menselijk longweefsel ontwikkeld – driedimensionele structuren van longcellen, “long organoïden” genoemd, gegroeid uit menselijke stamcellen die ze hebben gebruikt bij BU samen met medewerkers elders om een reeks chronische en acute longziekten te bestuderen.
Het onderzoeksteam, geleid door co-eerste auteurs, Jessie Huang, PhD, Kristy Abo, BA, Rhiannon Werder, PhD en Adam Hume, PhD, pasten een experimenteel model toe dat eerder werd gebruikt om de effecten van roken te bestuderen om het coronavirus in longweefsel te bestuderen. Druppels van levend coronavirus werden vervolgens aan de longcellen toegevoegd en infecteerde ze vanuit de lucht op de wijze waarop het virus cellen infecteert aan de binnenkant van de longen wanneer lucht met het virus in het lichaam wordt ingeademd. “Deze aanpassing van uit menselijke stamcellen afkomstige pneumocyten aan lucht, bekend als ‘lucht-vloeistofinterface’-celkweek was een belangrijke stap vooruit die ons mogelijk maakte te simuleren hoe SARS-CoV-2 de cellen diep in de longen dringt bij de meeste ernstig getroffen patiënten”, zegt senior co-auteur Andrew Wilson, MD, universitair hoofddocent geneeskunde bij BUSM. “Type 2 pneumocyten zijn ook besmet en geïnfecteerd bij patiënten met COVID-19, waardoor dit een klinisch zinvol systeem is om te begrijpen hoe de ziekte de longen van patiënten beschadigt. ”
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(20)30459-8
Vertaling: Andre Teirlinck