چگونه سلول ها به سرعت ویروس هایی را که با غشاء آنها ترکیب می شوند شناسایی می کنند

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

محققان بخش گمشده‌ای از پازل را کشف کرده‌اند که چگونه سلول‌های انسانی ویروس‌های مهاجم را تشخیص می‌دهند و در عرض یک ساعت پاسخ ایمنی ایجاد می‌کنند.

به گفته محققان، این بینش جدید در مورد نبرد بین ویروس‌ها و میزبان‌ها می‌تواند سرنخ‌هایی برای بهبود واکسن‌ها، ژن‌درمانی‌ها و سایر درمان‌هایی که از ویروس‌ها برای تحویل دارو یا مبارزه با بیماری‌ها استفاده می‌کنند، ارائه دهد.

این یافته ها در 18 اوت در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شد.

نویسنده ارشد دیوید نایپ، پروفسور هیگینز میکروبیولوژی و ژنتیک مولکولی در موسسه بلاواتنیک در دانشکده پزشکی هاروارد، می گوید: درک جزئیات نحوه تعامل ویروس ها و سیستم ایمنی بدن مهم است، زیرا این جزئیات به ما ایده بهتری درباره نحوه استفاده از تکنیک های مشابه برای ساخت داروهای بهتر می دهد.

Knipe که دهه‌هاست در حال مطالعه رقابت بین هرپس ویروس و سیستم ایمنی در سطح سلولی و مولکولی بوده است، می‌افزاید: «پاسخ به زنجیره‌ای از سؤالات گیج‌کننده بدون کاربرد آشکار و فوری ما را قادر می‌سازد مکانیسم‌های غیرمنتظره‌ای را مهندسی کنیم که در غیر این صورت نمی‌توانستیم تصور کنیم.»

نایپ و همکارانش دریافتند که وقتی دسته‌ای از ویروس‌ها به نام ویروس‌های پوشیده شده با ترکیب شدن با غشای خارجی وارد سلول می‌شوند، لرزش در داربست سلول باعث پارگی در غشای هسته سلول می‌شود و اجازه می‌دهد DNA به داخل بدن سلول نشت کند. سپس پروتئین‌های تشخیص‌دهنده DNA که به عنوان cGAS شناخته می‌شوند، پاسخ ایمنی را برای مبارزه با ویروس آغاز می‌کنند.

محققانی که روی ویروس‌های پوشیده شده در یک پاکت چرب مانند ویروس هرپس سیمپلکس مطالعه می‌کنند، مدت‌هاست که می‌دانند بدن اینترفرون را برای مبارزه با عفونت در عرض یک ساعت پس از ورود ویروس به سلول می‌فرستد. آنها همچنین می دانند که پروتئینی به نام cGAS که بخش های سست DNA را در بدن سلولی تشخیص می دهد، پاسخ را فعال می کند. اما بسیاری از جزئیات این روند مرموز باقی مانده است.

اول، DNA که پاسخ را تحریک می کند از کجا می آید؟ فرضیه های زیادی وجود داشت. یکی معتقد بود که برخی از ذرات ویروس پس از ورود به سلول، اما قبل از رسیدن به هسته سلول، می ترکند، جایی که می توانند ماشین ژنتیکی سلول را ربوده و تکثیر کنند.

دوم، اگر DNA ویروسی محرک باشد، چگونه می توان پاسخ cGAS به عفونت توسط ویروس های RNA را که حتی DNA ندارند، توضیح داد؟ آیا می تواند DNA سلول میزبان باشد؟ اگر چنین است، چه چیزی باعث می‌شود که DNA در طول ورود ویروس از هسته خارج شود؟

محققان - به سرپرستی اولین نویسنده Nicolás Romero، سپس یک محقق فوق دکتری در آزمایشگاه Knipe و اکنون در دانشگاه Tufts - یک سری آزمایش را با استفاده از کشت سلولی انسانی و یک ویروس هرپس اصلاح شده انجام دادند تا به طور مستقل تکثیر نشوند. آنها به این نتیجه رسیدند که وقتی ویروس پوشش خود را با غشای اطراف سلول ادغام می کند و وارد سیتوپلاسم می شود، انقباضات آشفته ای در میکروفیلامنت های اکتین ایجاد می شود که داربستی را تشکیل می دهد که به سلول ها ساختاری پایدار می دهد.

این تیم دریافت که این انقباضات باعث شکستگی در غشای هسته می شود و به قطعات DNA سلولی اجازه می دهد تا به داخل بدن سلول خارج شوند. هنگامی که در سیتوپلاسم قرار می گیرند، قطعات سست DNA توسط cGAS شناسایی می شوند که زنگ هشداری را ایجاد می کند که اینترفرون را جذب می کند. اینترفرون به نوبه خود، مولکول های محافظ دیگری را به خدمت می گیرد تا ویروس مهاجم را از ایجاد عفونت جلوگیری کند.

محققان یافته‌های خود را با میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی عبوری و برچسب‌گذاری immunogold، از جمله تصاویر گرفته‌شده در هسته MicRoN و مرکز میکروسکوپ الکترونی HMS تأیید کردند.

برای تأیید اینکه این مکانیسم منحصر به هرپس ویروس نیست، محققان آزمایش‌های بعدی را با سایر ویروس‌های پوششی انجام دادند. آنها به این نتیجه رسیدند که هر ویروسی که با ترکیب شدن با غشای سلول وارد سلول شود، این پاسخ را تحریک می کند. این شامل ویروس پاراآنفلوانزا و سایر ویروس‌هایی است که برای سلامتی انسان مهم هستند.

این تیم همچنین دو ویروس بدون پوشش را آزمایش کردند که از طریق اندوسیتوز وارد می‌شوند - سلول‌های فرآیندی را که برای انتقال مواد به داخل سلول استفاده می‌کنند، ربودند. این باعث اخراج DNA از هسته یا پاسخ اینترفرون نشد.

Knipe گفت که درک جزئیات نحوه واکنش سیستم ایمنی به ویروس ها می تواند به محققان کمک کند تا این پاسخ را بهینه کنند.

او گفت که بینش‌های حاصل از این مطالعه می‌تواند در نهایت برای بهبود محافظتی که بیماران از واکسن‌ها دریافت می‌کنند یا آسان‌تر کردن درمان‌هایی به نام ویروس‌های انکولیتیک درمانی برای آلوده کردن و کشتن سلول‌های سرطانی استفاده شود.

وی خاطرنشان کرد که یک ویروس هرپس انکولیتیک مهندسی شده در حال حاضر برای استفاده پزشکی در برابر ملانوما مجوز دارد. این برای استفاده از سایر مکانیسم های پاسخ ایمنی برای بهبود توانایی خود در هدف قرار دادن سلول های سرطانی بدون نیاز به مبارزه با سیستم ایمنی بدن بیمار طراحی شده است.

تکنیک‌های مشابهی برای به حداقل رساندن پاسخ‌های ایمنی ذاتی بدن به ویروس هرپس سیمپلکس غیرفعال هنگامی که به عنوان یک ناقل ژن درمانی استفاده می‌شود و برای بهینه‌سازی واکسن‌ها استفاده شده است.

Knipe گفت که مطالعات بنیادی در ویروس شناسی بلوک های سازنده مهم برای ساخت داروی بهتر هستند.

Knipe می‌گوید: «با درک نحوه عملکرد سلول‌ها و ویروس‌ها، بسته به اینکه می‌خواهیم ویروس و بدن چگونه رفتار کنند، می‌توانیم پاسخ ایمنی را افزایش دهیم یا آن را تضعیف کنیم.» "ممکن است دور از ذهن به نظر برسد، اما در حال حاضر شروع به وقوع کرده است."

نیکلاس رومرو و همکاران، اخراج DNA هسته ای به سیتوپلاسم پس از ورود ویروس: مکانیزمی برای فعال سازی مسیر cGAS، مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (2026). DOI: 10.1073/pnas.2614472123

اطلاعات مجله: مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →