جمعیت دوم با پلاسمیدهای کد کننده hACE2 و mCherry ترانسفکت شد. این جمعیت ها با هم اندود شده و نگهداری شدند که در آزمایشگاهی برای پنج روز.
علاوه بر این، برای ارزیابی اثرات فوزوژن ها به تنهایی، این تیم از یک سنبله SARS-CoV-2 و پروتئین همجوشی p15 ارتورئوویروس بابون استفاده کردند.
این واکسن ها سنبله تمام قد را با دو جهش رمزگذاری می کنند که ترکیب پیش فیوژن را تثبیت می کند و ترکیب زایی آنها را غیرفعال می کند. محققان در تحقیقات کنونی از همان نسخه سنبله غیرفعال استفاده کردند که نتوانست همجوشی را آغاز کند.
سپس، این تیم بررسی کردند که آیا فیوزوژن ها می توانند همجوشی را القا کنند یا خیر in vivo. برای این منظور، ناقل‌هایی که GFP به تنهایی یا GFP و p15 را بیان می‌کنند به قشر و هیپوکامپ موش‌های 11 هفته‌ای تزریق شد و مغزها پس از 7 و 14 روز خارج شدند. همجوشی عصبی در قشر و هیپوکامپ تشخیص داده شد.
قارچ ها، باکتری ها، ویروس ها و انگل ها می توانند باعث عفونت سیستم عصبی شوند. ویروس هایی مانند ویروس زیکا، ریو ویروس، SARS-CoV-2 و ویروس هرپس سیمپلکس می توانند نورون ها را آلوده کنند.
همجوشی همچنین منجر به تبادل مولکول ها و اندامک های بزرگ شد. علاوه بر این، نورون های ذوب شده زنده اما با عملکرد و مدار تغییر یافته بودند. اکثر واکسن های موجود SARS-CoV-2، از جمله BNT162b2، ChAdOx1، mRNA-1273، و Ad26.COV2.S بر اساس بیان سنبله در سلول های میزبان برای برانگیختن پاسخ ایمنی هستند.
آنها سپس روی نورون های مشتق شده از انسان با سنبله SARS-CoV-2 یا p15 آزمایش کردند. سلول های عصبی قشر مشتق از hESC و سلول های پیش ساز عصبی با GFP و سنبله، سنبله غیرفعال یا p15 ترانسفکت شدند. سه روز بعد، خوشه‌هایی از سلول‌های عصبی GFP مثبت به هم پیوسته با p15 مشهود بود، شبیه به سینسیتیای مشاهده‌شده در نورون‌های موش.
سلول‌های بدون فعالیت آنهایی بودند که به شدت در سطح سوما ذوب می‌شوند. تمام نورون‌های ادغام شده با گلیا فعالیت خود را از دست داده بودند. فرکانس فعالیت عصبی بدون در نظر گرفتن همزمانی نورون های ذوب شده بدون تغییر بود. این تیم همچنین افزایش سطح یون کلسیم داخل سلولی را در داخل پل ها مشاهده کردند.
نتیجه گیری
عفونت SARS-CoV-2 باعث همجوشی بین سوما و بین نوریت های دور از سوما شد. همجوشی منجر به پل هایی با طول های متفاوت بیش از صدها میکرومتر شد. این تیم تبادل میتوکندری و پروتئین فلورسنت (mCardinal) را از طریق پل های همجوشی مشاهده کردند.
در بافت‌های غیر عصبی، ریو ویروس‌ها و ویروس‌های پوشش‌دار از فیوزوژن‌ها برای ترکیب شدن با غشاهای سلولی میزبان، ورود به سلول‌ها و ربودن ماشین‌های سلولی برای سنتز اجزای ویروسی استفاده می‌کنند.
در مطالعه حاضر، محققان بررسی کردند که آیا عفونت SARS-CoV-2 و فیوزوژن های ویروسی باعث همجوشی سلول های عصبی می شوند یا خیر. ابتدا، جمعیتی از سلول‌های مغز موش با پلاسمیدهای کدکننده آنزیم تبدیل‌کننده آنژیوتانسین انسانی 2 (hACE2) و پروتئین فلورسنت سبز (GFP) ترانسفکت شدند.
عفونت های ویروسی مغز می تواند منجر به تب، از دست دادن بویایی یا چشایی، تشنج صرع، گیجی، سردرد و در موارد شدید، مننژیت، آنسفالیت، فلج و مرگ شود.
علاوه بر این، نورون های ترانسفکت شده با GFP و p15 برای تشکیل سینسیتیا در طول هفت روز مشاهده شدند. Syncytia با گذشت زمان در حضور p15، با اختلاط تدریجی سلول‌های جدید افزایش یافت. در نهایت، محققان بررسی کردند که آیا همجوشی بر فعالیت عصبی تأثیر می‌گذارد یا خیر.
یافته‌ها نشان داد که نورون‌های آلوده به ویروس یا آنهایی که ترکیب‌کننده‌های ویروسی را بیان می‌کنند می‌توانند با نورون‌های مجاور و گلیا ترکیب شوند که منجر به تغییراتی در ارتباطات عصبی و به خطر انداختن فعالیت‌های عصبی می‌شود. همجوشی عصبی توسط SARS-CoV-2 به بیان hACE2 و احتمالاً سایر عوامل کمکی بستگی دارد.
استفاده از یک p15 غیرفعال، همجوشی را به طور کامل لغو کرد. علاوه بر این، محققان این آزمایش‌ها را برای پروتئین SARS-CoV-2 تکرار کردند. یک جمعیت عصبی با پلاسمیدهای بیانگر سنبله و GFP ترانسفکت شد. دیگری با پلاسمیدهای بیان کننده mCherry و hACE2 ترانسفکت شد.
خوشه‌ها همچنین زمانی تشکیل شدند که سنبله SARS-CoV-2 بیان شد، به این معنی که همجوشی می‌تواند با استفاده از گیرنده‌های hACE2 درون‌زا رخ دهد. هیچ همجوشی با سنبله غیرفعال یا بدون فیوزوژن تشخیص داده نشد. سپس، محققان بررسی کردند که آیا همجوشی در سطح نوریت ها، دور از بدن سلولی امکان پذیر است یا خیر.
مطالعه: عفونت SARS-CoV-2 و فیوزوژن های ویروسی باعث همجوشی عصبی و گلیال می شود که فعالیت نورون ها را به خطر می اندازد. اعتبار تصویر: KaterynaKon/Shutterstock.com
زمینه
یک جمعیت از نورون‌های موش با پلاسمیدهای بیان‌کننده p15 و GFP ترانسفکت شدند. جمعیت دیگری با پلاسمید mCherry و یک ناقل خالی ترانسفکت شد. جمعیت ها به صورت مشترک آبکاری شدند و در فرهنگ نگهداری شدند. بیان p15 برای ایجاد همجوشی عصبی کافی بود، که بدون p15 مشاهده نشد.
مطالعه اخیر منتشر شده در مجله Science Advances نشان داد که عفونت شدید سندرم تنفسی حاد کرونا 2 (SARS-CoV-2) و فیوزوژن های ویروسی باعث همجوشی گلیال و نورون می شود.
برای این منظور، نورون‌های تمایز یافته با استفاده از p15 ذوب شدند و همجوشی با استفاده از یک نشانگر فلورسنت حساس به یون‌های کلسیم تجسم شد. نورون های بیان کننده mCherry و ناقل خالی فعالیت خود به خودی داشتند. اکثر نورون های ذوب شده (90٪) فعالیت عصبی هماهنگ را نشان دادند، در حالی که بقیه از دست دادن کامل فعالیت عصبی را نشان دادند.
آسیب سلولی فقط در تیترهای بالاتر SARS-CoV-2 مشاهده شد. سپس ارگانوئیدهای مغز مشتق شده از سلول های بنیادی جنینی انسان (hESCs) به SARS-CoV-2 آلوده شدند. به همین ترتیب، این ارگانوئیدهای آلوده سینسیتی عصبی را نشان دادند.
یافته ها نشان می دهد که در نظر گرفتن پتانسیل ذوب زایی در طراحی واکسن های آینده SARS-CoV-2 بسیار مهم است.
کشت ها با 20، 2×10 آلوده شدند3، یا 2×106 واحدهای تشکیل دهنده پلاک اجدادی SARS-CoV-2. کشت ها 72 ساعت پس از عفونت با میکروسکوپ کانفوکال بررسی شدند. نورون های ذوب شده مشاهده شدند و رنگ آمیزی آنتی بادی تایید کرد که سلول ها سنبله مثبت هستند. علاوه بر این، تیم فنوتیپ های همجوشی اضافی، مانند همجوشی گلیا-گلیا و گلیا- نورون را مشاهده کردند.
فیوزوژن‌های تازه تولید شده غشای سلولی را دوباره تزئین می‌کنند و توانایی ترکیب شدن با سلول‌های مجاور را می‌دهند و در نتیجه سینسیتیوم‌های چند هسته‌ای ایجاد می‌شوند. اینکه آیا عفونت ویروسی و فیوزوژن ها باعث همجوشی نورون ها و تشکیل سینسیتیا می شوند ناشناخته باقی مانده است.
مطالعه و یافته ها
جمعیت ها به مدت 72 ساعت در محیط کشت قرار گرفتند. ادغام سلول های بیان کننده سنبله با سلول های بیان کننده hACE2 مشاهده شد. هر دو hACE2 و سنبله برای همجوشی ضروری بودند. استفاده از نسخه‌های اسپایک غیرفعال، همجوشی را القا نکرد. فنوتیپ های همجوشی گلیا-گلیا و گلیا-نورون با هر دو فیوزوژن p15 و سنبله مشاهده شد.