Исследование, проведенное Медицинской школой Университета Питтсбурга и Сидарс-Синай, раскрывает загадку, впервые поднятую в марте: почему у некоторых людей с COVID-19 развивается сильное воспаление? Исследование показывает, как молекулярная структура и последовательность белка-шипа SARS-CoV-2 – части вируса, вызывающего COVID-19, – могут быть причиной воспалительного синдрома, возникающего у инфицированных пациентов.
Исследование, опубликованное на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, использует компьютерное моделирование для обнуления части белка шипа SARS-CoV-2, который может действовать как "суперантиген," перегрузка иммунной системы, как при синдроме токсического шока – редком, опасном для жизни осложнении бактериальных инфекций.
Симптомы недавно выявленного состояния у педиатрических пациентов с COVID-19, известного как мультисистемный воспалительный синдром у детей (MIS-C), включают стойкую лихорадку и сильное воспаление, которое может повлиять на множество систем организма. Синдром встречается редко, но может быть серьезным или даже смертельным.
Первые сообщения об этом заболевании, поступившие из Европы, привлекли внимание соавтора исследования Моше Ардити, М.D., директор отделения детских инфекционных заболеваний и иммунологии в Cedars-Sinai и эксперт по другому воспалительному заболеванию у детей – болезни Кавасаки.
Ардити связался со своим давним сотрудником Ивет Бахар, Ph.D., выдающийся профессор и Джон К. Фриза, заведующего кафедрой вычислительной и системной биологии в Медицинской школе Питта, и они оба начали поиск особенностей вируса SARS-CoV-2, которые могут быть ответственны за MIS-C.
Бахар и ее команда создали компьютерную модель взаимодействия между вирусным спайк-белком SARS-CoV-2 и рецепторами Т-клеток человека, пеших солдат иммунной системы. В нормальных условиях Т-клетки помогают организму бороться с инфекцией, но когда эти клетки активируются в аномально больших количествах, как в случае с суперантигенами, они производят огромное количество воспалительных цитокинов – небольших белков, участвующих в передаче сигналов иммунной системы, – что известно как "цитокиновый шторм."
Используя эту компьютерную модель, команда смогла увидеть, что определенный участок белка-шипа с суперантигенными свойствами взаимодействует с Т-клетками. Затем они сравнили эту область с бактериальным белком, вызывающим синдром токсического шока, и обнаружили поразительное сходство как в последовательности, так и в структуре. Важно отметить, что предлагаемый суперантиген SARS-CoV-2 продемонстрировал высокое сродство к связыванию рецепторов Т-клеток – первый шаг к запуску безудержного иммунного ответа.
"Все происходило одно за другим, каждый раз огромный сюрприз. Кусочки головоломки подошли очень хорошо," сказал Бахар, соавтор исследования.
Обнаружив сходство на уровне белка между SARS-CoV-2 и бактериальной структурой, вызывающей синдром токсического шока, исследователи заявили, что они, возможно, открыли новые возможности для лечения не только пациентов с MIS-C, но и взрослых с инфекцией COVID-19, перенесших цитокиновый шторм.
Исследователи также сотрудничали с учеными, изучающими взрослых пациентов с COVID-19 в Германии, и обнаружили, что у тех, у кого были тяжелые симптомы, был Т-клеточный ответ, аналогичный тому, который наблюдается у людей, подвергшихся воздействию суперантигенов, и сильно отличается от Т-клеточного ответа у пациентов, у которых были только тяжелые симптомы. легкие симптомы.
"Наше исследование, наконец, начинает раскрывать возможные механизмы и повышает вероятность того, что варианты лечения синдрома токсического шока, такие как внутривенный иммуноглобулин и стероиды, могут быть эффективными для лечения и лечения MIS-C у детей и гипервоспаления у взрослых пациентов с коронавирусом," сказал Ардити, профессор педиатрии и биомедицинских наук в Cedars-Sinai.
Лаборатории Ардити и Бахара в настоящее время используют идеи, выработанные в этом исследовании, для поиска и тестирования антител, специфичных к суперантигену SARS-CoV-2, с целью разработки методов лечения, специально направленных на лечение MIS-C и цитокинового шторма у пациентов с COVID-19.