Una proteina prodotta dal sistema immunitario umano può inibire fortemente i virus della corona, incluso SARS-Cov-2, l’agente patogeno che causa COVID-19.
Un team internazionale di Germania, Svizzera e Stati Uniti ha dimostrato con successo che la proteina LY6E impedisce ai coronavirus di causare un’infezione.
“Questa scoperta potrebbe portare allo sviluppo di nuovi approcci terapeutici contro i coronavirus”, afferma la professoressa Stephanie Pfänder del Dipartimento di virologia molecolare e medica della Ruhr-Universität Bochum (RUB), autore principale dello studio pubblicato dal team sulla rivista Nature Microbiologia il 23 luglio 2020.
Rafforzare i virus dell’influenza, compromettendo i virus della corona
La proteina LY6E svolge un ruolo in varie malattie: i ricercatori statunitensi il professor John Schoggins e il professor Charles Rice hanno scoperto che la proteina migliora l’infettività dei virus influenzali. Al contrario, i coronavirus sono inibiti da LY6E.
Finanziato da una borsa di studio individuale Marie Curie dell’Unione Europea, Stephanie Pfänder, che all’epoca lavorava all’Institute of Virology and Immunology in Svizzera, ha visitato il laboratorio Charles Rice presso la Rockefeller University di New York nel 2017, al fine di identificare i geni che impediscono il coronavirus infezioni.
“Ciò ha portato alla scoperta che LY6E ha l’effetto opposto sui coronavirus rispetto ai virus influenzali”, spiega il ricercatore.
Ulteriori ricerche hanno dimostrato che la proteina ha esercitato questo effetto inibitorio su tutti i coronavirus analizzati, inclusi i patogeni che causano SARS e Mers e SARS-Cov-2 che causa COVID-19 .
Virus incapaci di fondersi
Test con diverse colture cellulari hanno mostrato che LY6E influenza la capacità del virus di fondersi con le cellule ospiti.
“Se il virus non è in grado di fondersi con queste cellule, non può causare infezione”, spiega l’autore corrispondente, il professor Volker Thiel dell’Università di Berna.
La convalida in un modello animale ha avuto successo grazie alla collaborazione con il laboratorio di John Schoggins presso il Southwestern Medical Center dell’Università del Texas.
Gli esperimenti condotti lì hanno portato alla scoperta che la variante del topo della proteina chiamata Ly6e è cruciale per la protezione delle cellule immunitarie contro le infezioni.
In assenza di Ly6e, le cellule immunitarie come le cellule dendritiche e le cellule B diventano più sensibili alle infezioni e il loro numero diminuisce drasticamente. I topi privi di Ly6e nelle cellule immunitarie sono altamente sensibili a un coronavirus di topo normalmente non letale e soccombono alle infezioni.
Comprensione dei concetti di base
I ricercatori sottolineano che il coronavirus del topo utilizzato nell’esperimento differisce in modo significativo dall’agente patogeno che causa l’attuale focolaio di COVID-19 – ad esempio, provoca epatite piuttosto che malattia respiratoria.
Tuttavia, è ampiamente accettato come modello per comprendere i concetti di base della replicazione del coronavirus e delle risposte immunitarie in un animale vivente.
“Il nostro studio fornisce nuove intuizioni su quanto siano importanti questi geni antivirali per il controllo dell’infezione virale e per un’adeguata risposta immunitaria contro il virus”, affermano gli autori.
“Poiché LY6E è una proteina umana presente in natura, speriamo che questa conoscenza aiuti lo sviluppo di terapie che un giorno potrebbero essere utilizzate per trattare le infezioni da coronavirus.” Un approccio terapeutico che imita il meccanismo d’azione di LY6E può fornire una prima linea di difesa contro le nuove infezioni da coronavirus.
Screening di una libreria di cDNA di> 350 geni umani stimolati dall’interferone per l’attività antivirale contro il coronavirus umano endemico HCoV-229E (associato al raffreddore comune), Pfaender S & Mar K et al. identificare il complesso dell’antigene 6 dei linfociti, il locus E (Ly6E) come inibitore dell’infezione cellulare delle cellule Huh7, una linea cellulare di epatoma umano sensibile all’HCoV-229E e altri coronavirus.
In una serie di esperimenti consecutivi in vitro, tra cui sia la sovraespressione stabile di Ly6E che il knockout mediato da CRISPR-Cas9, gli autori dimostrano ulteriormente che Ly6E riduce l’infezione cellulare da vari altri coronavirus tra cui SARS-CoV umano e SARS-CoV-2, nonché topo murino CoV virus dell’epatite (MHV).
I loro esperimenti suggeriscono che questo effetto dipende dall’inibizione di Ly6E della fusione di membrana mediata da proteine del picco specifico del ceppo CoV richiesta per l’ingresso delle cellule virali.
Per affrontare la funzione di Ly6E in vivo, sono stati generati topi knock-out Ly6E specifici per le cellule staminali ematopoietiche allevando topi Ly6Efl / fl (indicati come topi wild-type funzionali) con topi transgenici Vav-iCre (prole denominata HSC Ly6E ko topi); topi ko selvatici e Ly6E HSC di entrambi i sessi sono stati infettati intraperitonealmente con dosi variabili del coronavirus murino naturale MHV, un patogeno che a seconda della via di infezione può causare una vasta gamma di malattie nei topi tra cui epatite, enterite ed encefalomielite.
In breve, rispetto ai controlli wild-type, è stato scoperto che i topi privi di Ly6E espressa da cellule ematopoietiche presentavano un aumento della mortalità, un fenotipo di malattia più grave in base ai livelli sierici di ALT (prognostico di danno epatico), istopatologia epatica e titoli virali nel milza.
Inoltre, l’analisi di RNAseq di massa dei tessuti del fegato e della milza infetti ha indicato cambiamenti nei percorsi di espressione genica correlati al danno tissutale e alle risposte immunitarie antivirali, nonché una riduzione dei geni associati alla risposta e all’infiammazione dell’IFN di tipo I.
Infine, gli autori riportano differenze sostanziali nel numero di sottoinsiemi APC epatici e splenici tra topi wild-type e knockout a seguito di infezione da MHV e mostrano che le cellule B carenti di Ly6E e, in misura minore, anche le DC sono particolarmente sensibili all’infezione da MHV in vitro.
Potenziali limitazioni
Esperimenti e dati in questo studio sono presentati in modo logico e coerente globale; tuttavia, alcune osservazioni e le conclusioni tratte sono problematiche e dovrebbero essere ulteriormente affrontate e discusse dagli autori.
Limitazioni metodologiche e formali includono numeri di repliche relativamente bassi, nonché repliche tecniche mancanti per alcuni esperimenti in vitro (cfr. Fig. Legenda 1; Fig. Legenda 2e); l’omissione di “outlier” nella Fig. legenda 2 senza una logica apparente sul perché sia stato scelto questo approccio; la mancanza di rilevazione dei livelli effettivi di proteine Ly6E in Ly6E HSC ko o topi wild-type; e, soprattutto, la mancanza di informazioni sulla raccolta e l’analisi dei dati RNAseq nella sezione del metodo e in tutto il documento.
Una preoccupazione più rilevante, tuttavia, è che l’interpretazione dei dati sperimentali presentati e il linguaggio usato tendono a sopravvalutare ea volte sovra-generalizzare i risultati: ad esempio, mentre gli autori dimostrano statisticamente significativa riduzione dei titoli di coronavirus mediata da Ly6E in linee cellulari stabili in vitro , non è chiaro se una riduzione del titolo virale di un decennio di log sarebbe di reale rilevanza biologica di fronte a titoli virali elevati in vivo.
Dopo l’infezione da MHV intraperitoneale ad alte dosi in vivo, i primi titoli virali nei topi knockout HSC Ly6E vs peso corporeo hanno mostrato un aumento della milza (~ 1,5 decenni log) ma non il fegato dei topi ko (altro tessuto non valutato), e mentre ko i topi presentati con patologia epatica solo lievemente aumentata, sia i topi maschi che quelli femminili hanno mostrato una mortalità significativamente più elevata.
Pertanto, l’affermazione del titolo del manoscritto secondo cui “Ly6E … conferisce il controllo immunitario della malattia virale” è direttamente supportata solo da dati in vivo limitati e non sono stati condotti esperimenti di guadagno di funzione (es. Sovraespressione di Ly6E).
Di ulteriore nota qui, il tropismo e la virulenza dei tessuti differiscono notevolmente tra i vari ceppi e isolati di MHV mentre la dose, la via di infezione, l’età, il background genetico e il sesso dei topi utilizzati possono influenzare ulteriormente l’esito della malattia e il fenotipo (cfr. Taguchi F e Hirai-Yuki A, https://doi.org/10.3389/fmi…
Kanolkhar A et al, https://jvi.asm.org/content/ 83/18/9258). Le osservazioni attribuite alla delezione Ly6E specifica delle cellule staminali ematopoietiche potrebbero quindi essere influenzate dai diversi background genetici dei topi floxed e cre usati e, sebbene sembri che negli esperimenti siano stati usati compagni di lettiera in peso e compagni di ko, l’impatto potenzialmente decisivo delle differenze di deformazione dovrebbe almeno sono stati discussi.
Lungo queste linee, si dovrebbe anche tener conto del fatto che la maggior parte dei coronavirus umani causa sintomi respiratori, che seguono un decorso clinico diverso che coinvolge altri mediatori cellulari primari rispetto alla malattia epatotropica murina da MHV studiata qui.
Rimane quindi altamente speculativo il modo in cui i risultati riportati in questo studio si tradurranno in malattie umane e sarebbe quindi importante testare altre vie di infezione da MHV e dosi che sono state descritte per produrre un fenotipo più comparabile alla malattia di coronavirus umano (cfr. Kanolkhar A et al, https://jvi.asm.org/content/ 83/18/9258).
Un altro importante difetto di questo studio è la mancanza di informazioni sui deficit funzionali o sui cambiamenti nelle cellule immunitarie carenti di Ly6E e su come ciò possa essere correlato al fenotipo osservato. Nel complesso, gli esperimenti in vitro sono più convincenti rispetto agli studi in vivo che sembrano in qualche modo limitati.
Rilevanza generale per il campo
Nonostante alcune carenze, gli esperimenti condotti in questo studio suggeriscono un ruolo nuovo e alquanto inaspettato di Ly6E nella protezione contro i coronavirus attraverso le specie.
Questi risultati sono rilevanti e dovrebbero essere ulteriormente esplorati nella ricerca in corso su potenziali terapie con coronavirus.
Tuttavia, un avvertimento importante riguarda il suggerimento degli autori secondo cui “l’imitazione terapeutica dell’azione di Ly6E” può costituire una prima linea di difesa contro i nuovi coronavirus poiché i loro precedenti lavori hanno dimostrato che Ly6E può migliorare piuttosto che ridurre l’infezione con l’influenza A e altri virus.
Revisionato nell’ambito di un progetto di studenti, postdottorato e docenti presso l’Istituto di immunologia della Scuola di medicina di Icahn sul Monte Sinai
Ulteriori informazioni: Stephanie Pfaender et al. LY6E compromette la fusione di coronavirus e conferisce il controllo immunitario delle malattie virali, Nature Microbiology (2020). DOI: 10.1038 / s41564-020-0769-y
