Органоиды, имитирующие мозг, показали, как вирус Эбола сохраняется в организме и распространяется в течение 120 дней

Фото. Иммунофлуоресцентное изображение органоида головного мозга через 41 день после заражения вирусом Эбола.

После заражения вирус Эбола может оставаться незамеченным в организме человека в течение нескольких месяцев или даже лет, скрываясь в областях с низким иммунным контролем, таких как центральная нервная система. Опасность заключается в том, что у переболевших может случиться рецидив болезни, вызванной вирусом Эбола, и это теоретически может даже привести к новой вспышке эпидемии. На модели органоида головного мозга была выявлена

«продуктивная персистенция», то есть вирус Эбола не находился в клетках в неактивном состоянии, а оставался заразным.

Используя модель органоида головного мозга, исследователи из Института тропической медицины имени Бернхарда Нохта (BNITM) и Медицинской школы Икана на горе Синай (ISMMS) совместно с другими коллегами получили ценные сведения о механизмах персистенции вируса Эбола. Результаты их исследования были недавно опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Widerspick, L., Vidal Freire, S., Steffen, J.F. et al. Host–virus determinants of Ebola virus persistence in a human cerebral organoid model. Nat Microbiol (2026).

doi 10. 1038/ s41564-026-02388-2

Напомним. За последние 10 лет биологи создали большое число органоидов - миниатюрных подобий органов (в т.ч. и мозга), выращенных из культур перепрограммированных стволовых клеток. В наши дни такие клеточные структуры используют для испытания лекарств и моделирования различных неврологических заболеваний.

Процитируем биолога Кирилла Стасевича, научно-популярную

статью которого ранее мы публиковали: "Если речь идёт о мозге, то тут органоид представляет собой микрофрагмент коры – ансамбль клеток, которые образуют шесть слоёв нейронной коры полушарий....Органоиды чрезвычайно полезны: клетки в них формируются в трёхмерной обстановке, их со всех сторон окружают другие клетки, с которыми они обмениваются сигналами, – и это более естественная ситуация, чем когда клетки растут слоем на какой-нибудь поверхности и просто болтаются в неупорядоченной взвеси. Объёмность органоида очень сильно приближает его к настоящему органу, и во многих отношениях он и ведёт себя как на

стоящий орган."( см. vk.com/wall-198541633_9206 ).

Органоиды мозга представляют собой объекты из нейронов, созданные в пробирке путем самоорганизации и дифференциации человеческих плюрипотентных стволовых клеток. В процессе развития они могут имитировать сложное строение мозга. В некоторых случаях с используя технологию «мозг на чипе» учёные объединяют

такие органоиды с внешними электронными системами.

Вирус Эбола — это филовирус, вызывающий геморрагическую лихорадку Эбола, тяжелое заболевание, часто приводящее к летальному исходу. Даже если человек переносит острую фазу болезни, вирус может оставаться в организме. Вирус Эбола обнаруживался в сперме в течение нескольких месяцев или даже года после заражения. Вирус также может сохраняться в других органах, в том числе в головном мозге.

Иммунопривилегированность центральной нервной системы означает, что иммунная система действует в головном мозге "ослабленно" ( англ.

weakened), чтобы не повредить нейроны. В результате она не всегда может полностью уничтожить вирус. Такое постоянное присутствие вируса повышает риск поздних воспалительных заболеваний и рецидивов у отдельных пациентов, а также, хотя и редко, повторного заражения других людей.

Церебральные органоиды, подходящие для изучения персистенции вируса Эбола

О механизмах, которые позволяют вирусу Эбола выживать в организме хозяина в течение длительного времени, известно было немного. Сохраняется ли он в тканях или в отдельных клетках? Производит ли он новые инфекционные частицы? Изменяет ли он свой геном, чтобы избежать обнаружения нашей иммунной системой? Поскольку исследования центральной нервной системы человека крайне сложны, необходимы подходящие модельные системы.

Именно на этом направлении сосредоточили свои усилия исследователи. Они успешно использовали разработанную модель органоида головного мозга для проведения долгосрочных исследований в области инфекционных заболеваний. Чтобы создать эти органоиды, они стимулировали так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, чтобы те развились в сферические мозгоподобные структуры, состоящие из различных клеток центральной нервной системы.

«Эти органоиды головного мозга позволяют нам детально изучить механизмы, с помощью которых вирус Эбола и другие филовирусы сохраняются в центральной нервной системе человека. Эксперименты на этой модельной системе помогут нам лучше понять долгосрочные последствия персистенции вируса, такие как тяжелое, а иногда и смертельное воспаление, наблюдаемое у переболевших лихорадкой Эбола с менингоэнцефалитом», — объясняет доктор Лина Видерспик, первый автор публикации и бывший научный сотрудник Национального института тропической медицины.

Часть экспериментов она провела во время исследовательской поездки в Объединенный научно-исследовательский центр (Integrated Research Facility, IRF) Фредерика при Национальном институте здравоохранения (National Institutes of Health, NIH) в США. Сейчас она работает в Институте микробиологии Бундесвера в Мюнхене.

Органоиды дают уникальную возможность изучать связанные с инфекционным заболеванием феномены на

подобии человеческого органа, а не на организме животных.

Это может помочь в переоценке и оптимизации методов лечения, таких как противовирусная терапия, а также способствовать дальнейшему сокращению использования животных моделей для исследований инфекционных заболеваний.

Вирус Эбола может сохраняться в церебральных органоидах в течение длительного времени

Исследователи показали, что вирус Эбола и другие филовирусы, такие как суданская, рестонская и марбургская геморрагические лихорадки, могут размножаться в церебральных органоидах в течение 120 дней. Они также обнаружили, что вирус Эбола поражает различные типы клеток в церебральных органоидах — как нейроны, так и астроциты. Вирус также заражает микроглию — иммунные клетки мозга.

Вирус Эбола показал способность распространяться в органоидах головного мозга двумя способами: напрямую от зараженной клетки к соседней (передача от клетки к клетке) и путем почкования

( Viral budding)

от клетки-хозяина, что является классическим способом распространения вируса.

Таким образом, это можно назвать «продуктивной персистенцией», то есть вирус Эбола не находится в клетках в неактивном состоянии, а остается заразным.

[Справка. Вирусное почкование ( ( Viral budding)

— это процесс, посредством которого оболочечные вирусы покидают клетку-хозяина. Во время этого выхода новообразованный вирус выталкивается наружу, прижимаясь к мембране клетки-хозяина, и обволакивает себя небольшим кусочком липидного бислоя клетки-хозяина, образуя свою внешнюю оболочку.].

Церебральные органоиды вырабатывали провоспалительные цитокины, но иммунный ответ не мог успешно уничтожить вирус во время персистирующей инфекции.

«Мы наблюдали повышенную иммунную и воспалительную реакцию на поздних стадиях культивирования церебральных органоидов. Таким образом, мы пришли к выводу, что персистирующая инфекция, вызванная вирусом Эбола, в тканях с пониженным иммунным ответом может привести к локальному воспалению.Это наблюдение согласуется с тем фактом, что у некоторых людей, переболевших лихорадкой Эбола, через несколько месяцев после заражения вирусом Эбола развивается воспаление глаз, мозговых оболочек или головного мозга», — говорит профессор Сезар Муньос-Фонтела, руководитель исследовательской группы по вирусной иммунологии в Национальном институте здравоохранения и социального обеспечения и соавтор исследования.

Как вирус Эбола приспосабливается к выживанию

Дефектные вирусные геномы — хорошо известный механизм, который многие вирусы используют чтобы выживать в организме в ослабленной, но устойчивой форме. Также известно, что геномы вируса Эбола мутируют при длительной репликации. Исследовательская группа выявила дефектные вирусные геномы и частицы, а также мутации в геномах вируса Эбола в персистентно инфицированных органоидах головного мозга на поздней стадии.

«Предполагалось, что многие из этих мутаций снижают или предотвращают репликацию вируса при естественных инфекциях. Поскольку в этой модельной системе вирус Эбола ведет себя так же, как при заражении человека, это подтверждает пригодность наших органоидов головного мозга для изучения персистенции филовирусов», — объясняет профессор Густаво Паласиос, эксперт по геномике вируса Эбола, профессор микробиологии в Институте медицинских наук в Нью-Йорке и соавтор публикации.

Исследователи также выявили мутации, которые ранее не были описаны у людей, переболевших лихорадкой Эбола. Теперь необходимо провести дополнительные исследования, чтобы выяснить, связаны ли эти мутации с персистенцией филовируса.

«Наша работа с органоидами головного мозга человека показывает, что эта модельная система может быть использована для изучения персистирующих инфекций в иммунопривелегированных тканях, — заключает Муньос-Фонтела. — Сейчас важно провести дальнейшие исследования долгосрочных взаимодействий между вирусом и организмом хозяина, распространить наши исследования на менее изученные филовирусы, такие как рестонский вирус, вирус Тай-Форест, вирус Бомбали и вирус Бундибуджо, а также углубить наше понимание механизмов персистенции филовирусов».

Источник информации: сайт Института тропической медицины имени Бернхарда Нохта

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: