สายพันธุ์ SARS-CoV-2 ไม่ได้พัฒนาขึ้นเพื่อหนีจากภูมิคุ้มกันที่อาศัย T เซลล์

ในการศึกษาล่าสุดที่โพสต์ไปที่ bioRxiv* เซิร์ฟเวอร์การพิมพ์ล่วงหน้า นักวิจัยแสดงให้เห็นว่ากลุ่มอาการทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง coronavirus 2 (SARS-CoV-2) สายพันธุ์ไม่ได้พัฒนาต่อไปเพื่อหนีจากภูมิคุ้มกันทีเซลล์เป็นสื่อกลาง

การศึกษา: สายพันธุ์ SARS-CoV-2 ไม่มีวิวัฒนาการเพื่อส่งเสริมการหลบหนีเพิ่มเติมจากการจดจำ MHC-I  เครดิตภาพ: NIAIDการศึกษา: สายพันธุ์ SARS-CoV-2 ไม่มีวิวัฒนาการเพื่อส่งเสริมการหลบหนีเพิ่มเติมจากการจดจำ MHC-I ​​​​​​​​​​​​​เครดิตภาพ: NIAID

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ในยีน SARS-CoV-2 open reading frame 8 (ORF8) มีบทบาทสำคัญในการปรับการก่อโรคและการปรับตัวให้เข้ากับโฮสต์โดยควบคุมระดับที่ซับซ้อนของ histocompatibility complex class I (MHC-I) และการกระตุ้นด้วยอินเตอร์เฟอรอน ยีน (ISG) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โปรตีน ORF8 ทำให้เกิดการสลายตัวของ autophagic ของ MHC-I และให้ความต้านทานต่อการเฝ้าระวัง T lymphocyte (CTL) ที่เป็นพิษต่อเซลล์ ต่อจากนี้ไป ในช่วงเริ่มต้นของการระบาดใหญ่ของโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนา 2019 (โควิด-19) การศึกษาระบุวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วของยีน SARS-CoV-2 ORF8

การกลายพันธุ์ที่มีลักษณะเฉพาะหลายอย่างภายในยีน ORF8 ได้รับการระบุในสายพันธุ์ของความกังวล (VOCs) ของ SARS-CoV-2 อย่างไรก็ตาม ไม่มีใครเพิ่มความสามารถของ ORF8 ในการระงับการแสดงออกของ MHC-I การนำเสนอแอนติเจนที่เกิดจาก MHC-I มีความสำคัญต่อคลัสเตอร์ของการกระตุ้น CTL แบบดิฟเฟอเรนติเอชัน 8 (CD8+) ซึ่งจะฆ่าเซลล์ที่ติดไวรัส ต่อจากนั้น นักวิจัยคาดการณ์ว่า VOC และยีน ORF8 ของมันกำลังพัฒนาต่อไปเพื่อปิด MHC-I เพื่อหลีกเลี่ยงการสร้างภูมิคุ้มกันที่อาศัยเซลล์ CD8+ T ที่สร้างจากการติดเชื้อหรือการฉีดวัคซีนก่อนหน้านี้

เกี่ยวกับการศึกษา

ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้ติดเชื้อเซลล์ Calu-3 ด้วยสายพันธุ์ SARS-CoV-2 และสายพันธุ์บรรพบุรุษ (USA-WA1) เพื่อตรวจสอบระดับการถอดรหัสของยีน MHC-I ซึ่งแตกต่างกันไปตามตัวแปร SARS-CoV-2 แต่ละตัว พวกเขายังดำเนินการจัดตำแหน่งหลายลำดับของลำดับโปรตีน ORF8 จากแวเรียนต์ SARS-CoV-2 เพื่อสังเกตการกลายพันธุ์ที่ไม่มีความหมายเหมือนกัน

นอกจากนี้ นักวิจัยยังได้ตรวจสอบความชุกของการกลายพันธุ์ในตัวแปร SARS-CoV-2 โดยดาวน์โหลดข้อมูลลำดับจีโนม SARS-CoV-2 จำนวน 3,059 รายการจากโครงการริเริ่มระดับโลกเกี่ยวกับฐานข้อมูลข้อมูลโรคไข้หวัดนก (GISAID) ทีมงานยังได้สร้างการกลายพันธุ์ ORF8 หกชนิดจากตัวแปร SARS-CoV-2 เพื่อสังเกตผลกระทบเฉพาะของตัวแปรต่อระดับการแสดงออกของ MHC-I บนพื้นผิวของเซลล์ที่ติดเชื้อ

สุดท้ายนี้ นักวิจัยได้ดำเนินการ ในร่างกาย การทดลองที่พวกมันทำให้หนู C57BL/6J ติดเชื้อในช่องปากด้วย SARS-CoV-2 สายพันธุ์ที่ดัดแปลงด้วยเมาส์เพื่อวิเคราะห์ระดับการแสดงออกของ MHC-I ของเซลล์เยื่อบุผิวปอดสองวันหลังจากการติดเชื้อ

ผลการศึกษา

สอดคล้องกับรายงานก่อนหน้านี้ สายพันธุ์ USA-WA1 ปรับลดยีนแอนติเจนของเม็ดโลหิตขาวของมนุษย์ (HLA)-A, B และ C ลงอย่างมีนัยสำคัญ ในทำนองเดียวกัน VOC ของอัลฟาและเบต้าแสดงการลดลงที่คล้ายกันในการแสดงออกของกรดไรโบนิวคลีอิก HLA-A, B และ C (mRNA) ที่คล้ายคลึงกันกับสายพันธุ์ USA-WA1

พบการกลายพันธุ์ที่ไม่ซ้ำกันในยีน ORF8 ของตัวแปร SARS-CoV-2 (A) สัดส่วนการกลายพันธุ์ในยีน ORF8 ของตัวแปร SARS-CoV-2 ที่ระบุ  ตำแหน่งกรดอะมิโนที่แสดงไว้ถูกเลือกตามผลลัพธ์ของการจัดแนวหลายลำดับที่ดำเนินการในรูปที่ S1  จำนวนลำดับที่วิเคราะห์สำหรับแต่ละสายจะแสดงอยู่เหนือกราฟแต่ละกราฟ  (B) ความถี่ของกรดอะมิโนที่ตำแหน่งที่ถูกทำให้อุดมสมบูรณ์สำหรับการกลายพันธุ์ในแต่ละแวเรียนต์  กรดอะมิโนที่แสดงเป็นสีเทาสอดคล้องกับ WT  (C) แผนผังของโปรตีน ORF8 จากตัวแปร SARS- CoV-2  (D และ E) เซลล์ HEK293T ถูกทรานส์เฟกด้วยพลาสมิดซึ่งเข้ารหัส C-terminally Flag-tagged SARS-CoV ORF8a/b, SARS-CoV-2 ORF8 WT หรือ SARS-CoV-2 ORF8  สี่สิบแปดชั่วโมงหลังจากการทรานส์เฟกชัน เซลล์ถูกรวบรวมและวิเคราะห์สำหรับการแสดงออกของ HLA-ABC ที่ผิวเซลล์  ข้อมูลแสดงใน MFI ดิบ (D) หรือเป็นอัตราส่วนของ MFI ในเซลล์แฟล็ก+ ต่อแฟล็ก- เซลล์ที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐานตามค่าของ SARS-CoV ORF8a (E) (n=3)  ข้อมูลมีค่าเฉลี่ย ± sd ข้อมูลเป็นตัวแทนของการทดลองอิสระสามการทดลอง  ***, p< 0.001

พบการกลายพันธุ์ที่ไม่ซ้ำกันในยีน ORF8 ของตัวแปร SARS-CoV-2 (A) สัดส่วนการกลายพันธุ์ในยีน ORF8 ของตัวแปร SARS-CoV-2 ที่ระบุ ตำแหน่งกรดอะมิโนที่แสดงไว้ถูกเลือกตามผลลัพธ์ของการจัดแนวหลายลำดับที่ดำเนินการในรูปที่ S1 จำนวนลำดับที่วิเคราะห์สำหรับแต่ละสายจะแสดงอยู่เหนือกราฟแต่ละกราฟ (B) ความถี่ของกรดอะมิโนที่ตำแหน่งที่ถูกทำให้อุดมสมบูรณ์สำหรับการกลายพันธุ์ในแต่ละแวเรียนต์ กรดอะมิโนที่แสดงเป็นสีเทาสอดคล้องกับ WT (C) แผนผังของโปรตีน ORF8 จากตัวแปร SARS- CoV-2 (D และ E) เซลล์ HEK293T ถูกทรานส์เฟกด้วยพลาสมิดซึ่งเข้ารหัส C-terminally Flag-tagged SARS-CoV ORF8a/b, SARS-CoV-2 ORF8 WT หรือ SARS-CoV-2 ORF8 สี่สิบแปดชั่วโมงหลังจากการทรานส์เฟกชัน เซลล์ถูกรวบรวมและวิเคราะห์สำหรับการแสดงออกของ HLA-ABC ที่ผิวเซลล์ ข้อมูลแสดงใน MFI ดิบ (D) หรือเป็นอัตราส่วนของ MFI ในเซลล์แฟล็ก+ ต่อแฟล็ก- เซลล์ที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐานตามค่าของ SARS-CoV ORF8a (E) (n=3) ข้อมูลมีค่าเฉลี่ย ± sd ข้อมูลเป็นตัวแทนของการทดลองอิสระสามการทดลอง ***, p< 0.001

ในทางกลับกัน ตัวแปรไอโอตาและแกมมาแสดงการปรับลดและการควบคุมยีน HLA คลาส I ที่อ่อนแอลงตามลำดับ โดยรวมแล้ว สายพันธุ์ SARS-CoV-2 ส่วนใหญ่ลดการถอดรหัส HLA เช่นเดียวกับไวรัสในบรรพบุรุษ ทำให้เกิดความเป็นไปได้ที่ ISG จำนวนมากที่เหนี่ยวนำให้เกิดการประมวลผล MHC-I และวิถีการนำเสนอถูกลดทอนลงในเซลล์ที่ติดเชื้อ Gamma และ B.1.429

เกี่ยวกับการกลายพันธุ์ ผู้เขียนสังเกตการกลายพันธุ์ที่ไม่มีความหมายเหมือนกันเจ็ดครั้งและการลบสองครั้งใน 10 สายพันธุ์ SARS-CoV-2 ที่ตรวจสอบ นอกจากนี้ พวกเขายังระบุ codon หยุดก่อนเวลาอันควรที่ตำแหน่งกรดอะมิโน Q27 ของ Alpha VOC ซึ่งตัดทอนความยาวของโพลีเปปไทด์ ORF8 และมีแนวโน้มว่าจะเปลี่ยนแปลงฟังก์ชันการทำงาน อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์ที่ปลายน้ำ R52I และ Y73C ไม่ส่งผลกระทบต่อโปรตีน Alpha ORF8

ยกเว้นอัลฟ่าและโอไมครอน VOCs อื่น ๆ ของ SARS-CoV-2 ซึ่งรวมถึงเบตา แกมมา และเดลต้า มีการกลายพันธุ์หรือการลบทิ้งในโปรตีน ORF8 แม้ว่าไม่มีการกลายพันธุ์เหล่านี้ได้รับการอนุรักษ์ไว้ท่ามกลางเชื้อสายที่แตกต่างกัน แต่สายพันธุ์ที่น่าสนใจของ SARS-CoV-2, Epsilon และ Iota มีการกลายพันธุ์ V100L และ T11I ตามลำดับ

นอกจากนี้ ผู้เขียนยังพบการกลายพันธุ์ที่จำเพาะต่อสายเลือดที่มีลักษณะเฉพาะหลายอย่าง ตัวอย่างเช่น การกลายพันธุ์ของ ORF8 L84S ที่ระบุใน SARS-CoV-2 clade S มีลักษณะเฉพาะและไม่พบในตัวแปรอื่นใด การกลายพันธุ์จำนวนมากที่ค้นพบผ่านการวิเคราะห์การจัดแนวหลายลำดับโดยทั่วไปพบได้บ่อยในสัดส่วนตั้งแต่ 12.5 ถึง 100% การค้นพบนี้บ่งชี้ว่าการกลายพันธุ์ที่จำเพาะต่อสายเลือดได้มาอย่างอิสระในระหว่างการวิวัฒนาการของ SARS-CoV-2 และการกลายพันธุ์ในกรดอะมิโนที่จำเพาะนั้นไม่เกิดเฉพาะในสายเลือดเดียว SARS-CoV-2 ต่างจากไวรัสไข้หวัดใหญ่ชนิด A ที่ปิดการเหนี่ยวนำ MHC-I ภายในเซลล์ที่ติดเชื้อโดยสิ้นเชิง ในร่างกาย

บทสรุป

สันนิษฐานได้ว่า SARS-CoV-2 ก็เหมือนกับไวรัสอื่นๆ อีกมาก ได้พัฒนาวิธีการหลีกเลี่ยงการนำเสนอแอนติเจนที่เป็นสื่อกลางของ MHC-I อย่างมีประสิทธิภาพไปยังเซลล์ CD8+ T เนื่องจากพวกมันมีบทบาทสำคัญในการตอบสนองภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวของโฮสต์

จากการตรวจสอบว่าสายพันธุ์ SARS-CoV-2 ได้ปิดระบบโฮสต์ MHC-I หรือไม่ ผู้เขียนพบว่าไม่ใช่ในกรณีนี้ ความสามารถในการลดการแสดงออกของ MHC-I ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงตลอดวิวัฒนาการของ VOC ในทางกลับกัน SARS-CoV-2 VOCs ได้พัฒนาขึ้นเพื่อจำกัดการตอบสนองของ interferon ของโฮสต์ประเภท I ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้สูงที่สายพันธุ์บรรพบุรุษ SARS-CoV-2 ได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างเต็มที่เพื่อหนีจากภูมิคุ้มกันที่อาศัยเซลล์ CD8+ T และไม่ได้อยู่ภายใต้แรงกดดันด้านวิวัฒนาการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกลยุทธ์การหลีกเลี่ยงภูมิคุ้มกันของมันต่อไป

การค้นพบนี้ยังเพิ่มความเป็นไปได้ที่ SARS-CoV-2 ใช้กลไกที่ซ้ำซ้อนหลายอย่างเพื่อระงับการแสดงออกของ MHC-I เพื่อให้แน่ใจว่าจะหลบหนีจากการฆ่า CTL นอกจากนี้ มันไม่เหมือนกับไวรัสไข้หวัดใหญ่ A หรือ Epstein-Barr เพราะมันบั่นทอนการเตรียมเซลล์ CD8+ T

เมื่อนำมารวมกัน ข้อมูลการศึกษาแสดงให้เห็นถึงความสามารถของ SARS-CoV-2 ในการหลีกเลี่ยงการนำเสนอแอนติเจนที่อาศัย MHC-I ไปยังเซลล์ CD8+ T และบทบาทของ ORF8 ในการจำลองแบบและการแพร่กระจายอย่างมีประสิทธิภาพ

*ประกาศสำคัญ

bioRxiv ตีพิมพ์รายงานทางวิทยาศาสตร์เบื้องต้นที่ไม่ได้รับการทบทวน ดังนั้น ไม่ควรถือเป็นข้อสรุป แนวทางการปฏิบัติทางคลินิก/พฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพ หรือถือว่าเป็นข้อมูลที่เป็นที่ยอมรับ

.

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*