«Этот и другие вирусы пищеварительной системы человека было трудно изучить, потому что они плохо растут на экспериментальных животных или в клеточных культурах в лаборатории», – сказал доктор. Мэри Эстес, профессор Каллена по человеческой и молекулярной вирусологии и микробиологии в Бейлоре и заслуженный директор-основатель Техасского медицинского центра Центр болезней пищеварения. "Это изменилось с момента разработки кишечных энтероидов человека (HIE), лабораторной модели кишечника человека, которая воспроизводит многие биологические и физиологические свойства тонкого кишечника человека."
Используя лабораторную модель кишечника человека, Эстес и его коллеги раскрыли стратегию, которую использует ротавирус человека, чтобы уклониться от попыток человеческого тела уничтожить его. Они обнаружили, что, хотя вирусу не удается предотвратить начальные шаги защитной реакции, он способен минимизировать последующие шаги, которые могут остановить его рост.
Используя модель живого кишечника человека, ученые также продемонстрировали клеточные стратегии противодействия вирусному ответу.
Изучение противовирусной защиты на живой модели кишечника человека
«В этом исследовании мы использовали HIE-модель кишечника, которая включала эпителиальные клетки, чтобы изучить, что происходит, когда эти клетки сталкиваются с вирусом, и как вирус реагирует на IFN», – сказал Эстес.
Исследователи разработали HIE для ряда пациентов, чтобы сравнить ответы разных людей. Их результаты показывают, что каждая культура от отдельного пациента демонстрирует разнообразие в экспрессии базальных генов, но после вирусной инфекции все культуры реагировали очень похожим образом.
Когда исследователи добавили ротавирус человека к культурам HIE в лаборатории, эпителиальные клетки активировали гены IFN типа III, которые, в свою очередь, активировали другие гены, участвующие в противовирусном ответе. Однако эта активация не снизила репродукцию вируса.
Неожиданно почти не активировался IFN типа I.
Затем ученые посмотрели, вызвала ли активация генов IFN желаемые белки IFN, которые в конечном итоге выполняют функцию ингибирования вируса. Они обнаружили, что когда они добавляли в культуры живой ротавирус, гены IFN типа III были активны, но не прошли процесс эффективной трансляции своих инструкций в белки IFN. С другой стороны, когда ученые добавили инактивированный ротавирус, который может проникать в клетки, но не реплицироваться, эпителиальные клетки ответили как активацией генов IFN типа III, так и продуцированием белков IFN.
«Эти эксперименты показали нам, что в культурах HIE активный ротавирус способен подавлять выработку большинства белков IFN, направленных на контроль репродукции вируса», – сказал Эстес. «Добавление IFN типа I к культурам HIE с живым ротавирусом снижает репликацию вируса более эффективно, чем добавление IFN типа III. Это предполагает, что IFN типа I может иметь более важное значение для ограничения роста вируса, и этот IFN может быть получен из источника, отличного от эпителиальных клеток."Модель системы HIE кишечника человека является ценным инструментом для оценки того, как люди реагируют на вирусы и другие микроорганизмы, вызывающие кишечные заболевания, и как эти микроорганизмы противодействуют защите организма.
Это первый шаг к разработке методов лечения этих смертельных заболеваний или борьбы с ними.