პირველი ტიპის მარტივი ჰერპესის ვირუსი (HSV-1) ძირითადად ცნობილია, როგორც ტუჩის ჰერპესის (cold sores) გამომწვევი. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ვირუსი ფართოდ გვხვდება, მკვლევრები ჯერ კიდევ ცდილობენ იმის გარკვევას, ზუსტად როგორ ვრცელდება იგი ადამიანის კანში და რატომ იღებს ზოგჯერ ინფექცია განსაკუთრებით მძიმე ფორმებს.
ჟურნალ Science Advances-ში გამოქვეყნებულმა ახალმა კვლევამ ადამიანის თმიანი კანის ორგანოიდები გამოიყენა, რათა უჯრედულ დონეზე მიჰყოლოდა HSV-1 ინფექციის გავრცელების პროცესს.
მოდელი, რომელიც მაქს დელბრიუკის ცენტრისა და ჰამბურგ-ეფენდორფის უნივერსიტეტის სამედიცინო ცენტრის მკვლევრებმა შექმნეს, შეიცავს ეპიდერმულ და დერმის უჯრედებს, თმის ფოლიკულებსა და ნერვული ქსოვილის მსგავს ელემენტებს. სწორედ ამიტომ, ჩვეულებრივ ბრტყელ უჯრედულ კულტურებთან შედარებით, ის ბევრად უფრო ზუსტად იმეორებს ადამიანის რეალური კანის სტრუქტურას.
ინფექციის სამგანზომილებიანი მოდელი
იმისათვის, რომ დაენახათ, რა მოსდის კანს ვირუსთან შეხვედრისას, მკვლევრებმა ვიზუალიზაცია „სივრცულ ტრანსკრიპტომიკას“ დააკავშირეს. ეს არის მეთოდი, რომელიც საშუალებას აძლევს მეცნიერებს, გაზომონ გენების აქტივობა თითოეულ უჯრედში და ამავდროულად დაინახონ, ზუსტად სად მდებარეობს ეს უჯრედი ქსოვილში.
როგორც გაირკვა, HSV-1 კანის ყველა უჯრედს ერთნაირად არ უტევს:
ინფექციის საწყის ეტაპზე ვირუსის ყველაზე დიდ მარაგს დერმის ფიბრობლასტები ატარებდნენ.
ქვედა ეპიდერმისის უჯრედები – ბაზალური კერატინოციტები – და თმის ფოლიკულები ვირუსს შედარებით მცირე რაოდენობით შეიცავდნენ – მაშინაც კი, როდესაც ინფიცირებული უჯრედები მათთან ძალიან ახლოს იყვნენ.
ვირუსმა თმის ფოლიკულებსა და სენსორულ ნეირონებს საკმაოდ გვიან მიაღწია, რაც იმის მანიშნებელია, რომ ამ უჯრედებს ვირუსის წინააღმდეგ შესაძლოა ბუნებრივი, შინაგანი თავდაცვის მექანიზმები ჰქონდეთ.
ეს ექსპერიმენტი არ ნიშნავს იმას, რომ ადამიანში ვირუსი ყოველთვის ზუსტად ამ სცენარით მოძრაობს, თუმცა ის გვიჩვენებს, როგორ ვითარდება ინფექცია რეალურთან მიახლოებულ 3D მოდელში.
HSV-1-ით ინფიცირებული კანის ორგანოიდების (SkOs) სივრცული ტრანსკრიპტომიკის ანალიზი
(A) რეპრეზენტატული არეები არაინფიცირებული კანის ორგანოიდიდან (მარცხნივ) და ინფექციიდან მე-3 დღეს არსებული ორგანოიდიდან (მარჯვნივ, 3 dpi); უჯრედები გაფერადებულია მათი იდენტიფიცირებული უჯრედის ტიპის მიხედვით. (B და C) (A)-ში ნაჩვენები ორგანოიდის იგივე არეები, გაფერადებული მითითებული გენების ექსპრესიის დონეების მიხედვით. (D) ძირითადი უჯრედების ტიპების ფარდობითი გავრცელება მითითებულ დროის პერიოდებში. ვიწრო ხაზები აღნიშნავს სტანდარტულ გადახრებს (SD), რომლებიც გამოთვლილია თითოეული დროის წერტილისთვის სამი ორგანოიდის მიხედვით. უჯრედების ტიპების ფერთა კოდირება შეესაბამება (A)-ს.
როგორ აფრთხილებენ უჯრედები ერთმანეთს?
კვლევამ გამოავლინა ისიც, როგორ ცდილობს ორგანიზმი HSV-1-ისგან თავდაცვას. როდესაც ვირუსი უჯრედებს უტევს, წინა ხაზზე მყოფი დერმის ფიბრობლასტები ააქტიურებენ სპეციალურ გენს (IER3), ხოლო ბაზალური უჯრედები ზრდიან ანტივირუსული დაცვის რეგულატორის (IRF3) ექსპრესიას.
აღსანიშნავია, რომ ეს დამცავი მექანიზმი მხოლოდ ინფიცირებულ უჯრედებში არ ირთვება – IRF3-ის აქტივობა იზრდება მეზობელ, ჯერ კიდევ არაინფიცირებულ უჯრედებშიც. ეს არის ე.წ. „პარაკრინული სიგნალიზაციის“ კლასიკური მაგალითი: ინფიცირებული უჯრედები ახლომდებარე „მეზობლებს“ უგზავნიან სიგნალებს და ეხმარებიან მათ, დროულად მოემზადონ ვირუსული თავდასხმისთვის.
გარდა ამისა, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს ქსოვილში კოორდინირებული ანთებითი პასუხი. ლაბორატორიულმა ტესტებმა დაადასტურა, რომ ამ პროცესში გამოიყოფა მნიშვნელოვანი ციტოკინები და ქემოკინები (მაგალითად, CXCL2 და CXCL10). მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთმა მათგანმა (მაგალითად, ინტერფერონ-ბეტამ) პირდაპირ შეამცირა ვირუსის გამრავლება, სხვების (მაგალითად, TNF-ალფას) მთავარი როლი, სავარაუდოდ, იმუნური უჯრედების სწრაფი მობილიზაცია და ადგილზე მოხმობაა და არა ვირუსთან პირისპირ ბრძოლა.
რას ცვლის ეს მოდელი
ჩვეულებრივ, HSV-1 სახის სენსორულ ნერვულ უჯრედებს აინფიცირებს, სადაც ის შესაძლოა ლატენტურ (მძინარე) მდგომარეობაში დარჩეს. იშვიათ შემთხვევებში ვირუსი შეიძლება ცენტრალურ ნერვულ სისტემაშიც გავრცელდეს და სიცოცხლისთვის საშიში თავის ტვინის ანთება გამოიწვიოს. მეცნიერები ასევე აქტიურად იკვლევენ, შეიძლება თუ არა მისმა მუდმივმა არსებობამ ნერვულ სისტემაში ხელი შეუწყოს ისეთ მძიმე დაავადებებს, როგორიცაა ალცჰაიმერი.
მიუხედავად იმისა, რომ დღევანდელი ორგანოიდების მოდელი ჯერჯერობით არ მოიცავს სისხლძარღვებსა და იმუნურ უჯრედებს (რაც სრულად ვერ აღადგენს ორგანიზმის რეალურ იმუნურ პასუხს), ის უდიდესი წინგადადგმული ნაბიჯია. მომავალი მოდელები, რომლებშიც ეს კომპონენტებიც დაემატება, მკვლევრებს საშუალებას მისცემს, ზუსტად გაიგონ:
როგორ აკონტროლებს ორგანიზმი HSV-1-ს მანამ, სანამ იგი ნეირონებამდე მიაღწევს;
რატომ ანელებს ზოგიერთი უჯრედი ვირუსის რეპლიკაციას, ზოგი კი – პირიქით, ხელს უწყობს;
და ზუსტად როგორ აზიანებს ქსოვილს ინფექციასთან დაკავშირებული ანთება
ჯერჯერობით კი ეს კვლევა გვაძლევს ყველაზე დეტალურ რუკას იმის შესახებ, თუ როგორ ვრცელდება HSV-1 ადამიანის კანის მსგავს რთულ ქსოვილში და გვიჩვენებს, რომ ვირუსზე პასუხი ერთგვაროვანი არასდროსაა – ის მკაცრად არის დამოკიდებული უჯრედის ტიპსა და მის მდებარეობაზე.
წყარო: Max Delbrück Center
