Исследователи из Hubrecht Institute в Утрехте, Erasmus MC University Medical Center Rotterdam и Maastricht University в Нидерландах обнаружили, что коронавирус SARS-CoV-2, который вызывает COVID-19, может заражать клетки кишечника и размножаться там. Используя современные модели культивирования клеток кишечника человека, исследователи успешно размножили вирус in vitro и контролировали реакцию клеток на вирус, обеспечивая новую модель культивирования клеток для изучения COVID-19. Эти результаты могут объяснить наблюдение, что примерно у одной трети пациентов COVID-19 наблюдаются желудочно-кишечные симптомы, такие как диарея, и тот факт, что вирус часто может быть обнаружен в образцах стула. Результаты данного исследования были опубликованы в научном журнале Наука на 1 мая 2020 года.

Пациенты с COVID-19 проявляют различные симптомы, связанные с дыхательными органами, такие как кашель, чихание, одышка и лихорадка, и болезнь передается через крошечные капельки, которые распространяются в основном через кашель и чихание. Одна треть пациентов, однако, также имеют желудочно-кишечные симптомы, такие как тошнота и диарея. Кроме того, вирус может быть обнаружен в человеческом стуле в течение длительного времени после устранения респираторных симптомов. Это позволяет предположить, что вирус также может распространяться через так называемую«фекально-оральную передачу».

Хотя дыхательные и желудочно-кишечные органы могут казаться очень разными, есть некоторые ключевые сходства. Особенно интересным сходством является наличие рецептора ACE2, рецептора, через который вирус COVID-19, вызывающий ОРВИ, может проникать в клетки. Внутренняя часть кишечника загружается рецепторами ACE2. Однако до сих пор было неизвестно, могут ли клетки кишечника на самом деле заражаться и производить вирусные частицы.

Кишечные органоиды

Исследователи из Hubrecht Institute, Erasmus MC и Маастрихтского университета задались целью определить, может ли вирус SARS-CoV-2 непосредственно инфицировать клетки кишечника, и если да, то может ли он также реплицироваться там. Они использовали человеческие кишечные органоиды: крошечные версии человеческого кишечника, которые могут быть выращены в лаборатории. Hans Clevers (Hubrecht Institute): «эти органоиды содержат клетки слизистой оболочки кишечника человека, что делает их убедительной моделью для изучения инфекции SARS-CoV-2.»

Инфекция кишечных клеток

Когда исследователи добавили вирус к органоидам, они быстро заразились. Вирус входит в подмножество клеток в кишечных органоидах, и число клеток, которые заражены увеличивается с течением времени. Используя электронную микроскопию, усовершенствованный способ визуализации различных компонентов клетки в мельчайших деталях, исследователи обнаружили вирусные частицы внутри и снаружи клеток органоидов. Питер Петерс (Маастрихтский университет): «из-за блокировки мы все изучали виртуальные слайды зараженных органоидов удаленно от дома.»

Исследователи исследовали реакцию кишечных клеток на вирус с помощью РНК-секвенирования, метода для изучения того, какие гены активны в клетках. Это показало, что активируются так называемые стимулированные интерфероном гены. Эти гены, как известно, борются с вирусной инфекцией. Будущая работа будет сосредоточена на этих генах более тщательно, и о том, как они могут быть использованы для разработки новых методов лечения.

Исследователи также культивировали органоиды в различных условиях, что приводит к появлению клеток с более высоким и более низким уровнями рецептора ACE2, через которые SARS-CoV-2 может проникать в клетки. К их удивлению, они обнаружили, что вирус заражал клетки как с высоким, так и с низким уровнем рецептора ACE2. В конечном счете, эти исследования могут привести к новым способам блокирования проникновения вируса в наши клетки.

Последствия

Барт Хаагманс (Erasmus MC): «наблюдения, сделанные в этом исследовании, дают определенное доказательство того, что SARS-CoV-2 может размножаться в клетках желудочно-кишечного тракта. Тем не менее, мы пока не знаем, играет ли SARS-CoV-2, присутствующий в кишечнике пациентов COVID-19, значительную роль в передаче инфекции. Наши выводы указывают на то, что нам следует более внимательно изучить эту возможность.»Настоящее исследование согласуется с другими недавними исследованиями, которые выявили желудочно-кишечные симптомы у большой части пациентов COVID-19 и вирус в стуле пациентов, свободных от респираторных симптомов. Особое внимание может быть необходимо для тех пациентов с желудочно-кишечными симптомами. Таким образом, может потребоваться более широкое тестирование с использованием не только тампонов для носа и горла, но и проб ректальных мазков или образцов кала.

Тем временем, исследователи продолжают свое сотрудничество, чтобы узнать больше о COVID-19. Они изучают различия между инфекциями в легких и кишечнике, сравнивая легочные и кишечные органоиды, инфицированные SARS-CoV-2.