Biegowelove.pl

informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej

Naukowcy opracowują ludzkie organelle gruczołów ślinowych do testowania infekcji SARS-CoV-2.

W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie, Biologia komórki naturyW tym badaniu naukowcy wykazali podatność gruczołów ślinowych na koronawirusa-2 zespołu ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV-2). w laboratorium Wykorzystanie modelu hodowli organoidów.

Stado: Zakażenie i nawrót zakażenia gruczołu ślinowego wywołanego przez ludzkie komórki macierzyste. Źródło obrazu: NIAID

tło

Chociaż drogi oddechowe, w tym górne drogi oddechowe (URT) i płuca, są głównymi miejscami docelowymi SARS-CoV-2, istnieje coraz więcej dowodów na to, że atakuje on wiele narządów. Na przykład błona śluzowa jamy ustnej i gruczoły ślinowe eksprymują dwa czynniki wejścia dla SARS-CoV-2, enzym konwertujący angiotensynę 2 (ACE2) i proteazę transbłonową 2 (TMPRSS2). Służą również jako zbiorniki dla SARS-CoV-2.

Co ciekawe, 80% zakażeń SARS-CoV-2 przebiega bezobjawowo. Ponadto badania wykazały, że SARS-CoV-2 atakuje gruczoły ślinowe u ludzi, a zakaźne wirusy ze śliny osób bezobjawowych przyczyniają się do dalszego przenoszenia wirusa.

Ze względu na zdolność SARS-CoV-2 do infekowania wielu rodzajów organelli, model hodowli organelli może być odpowiedni do ustalenia zakażenia SARS-CoV-2 w gruczołach ślinowych (w laboratorium). Jednak z braku okazji w laboratorium modele, badania nie były w stanie wyjaśnić mechanizmów leżących u podstaw infekcji SARS-CoV-2 i nawrotów w gruczołach ślinowych i późniejszego wydzielania w ślinie.

o nauce

W tym badaniu naukowcy wytworzyli funkcjonalne organoidy z ludzkich gruczołów ślinowych Zawiera pluripotencjalne komórki macierzyste (hiPSC) o podobnych cechach morfologicznych i funkcjach fizjologicznych (in vivo) jako ludzkie gruczoły ślinowe. Ponadto te organelle miały linie komórkowe specyficzne dla gruczołów ślinowych.

Zespół przeprowadził sekwencjonowanie pojedynczych komórek RNA (scRNA-seq) komórek hiSG w dniu 80 przy użyciu platformy 10X Genomics. Ponadto wyizolowali organelle w dniu 60 i hodowali je z czynnikiem wzrostu fibroblastów (FGF) 7 i 10 do dnia 80 w celu zróżnicowania obserwowanych struktur rozgałęzień.

Gen czynnika transkrypcyjnego SRY box 9 (SOX9) reguluje rozwój gruczołów ślinowych zarówno szczurów, jak i ludzi. W przypadku jego braku gruczoły ślinowe nie mogą się rozgałęziać. Dlatego naukowcy tłumili SOX9 podczas indukcji hiSG, aby wyjaśnić, czy hiSG rekapitulują proces wzrostu, w którym pośredniczy SOX9.

READ  Stwierdzono, że autoprzeciwciała wywołują u myszy zachowania podobne do schizofrenii

Wyniki

Indukowane przez człowieka gruczoły ślinowe (hiSG) mają właściwości podobne do właściwości gruczołów ślinowych płodu, w tym ekspresję morfologiczną, ekspresję markerów białkowych i właściwości ekspresji genów. zgodnie z in vivo W badaniach na myszach knockdown SOX9 hamował tworzenie gałęzi w hiPSC, co wskazuje, że gen ten jest niezbędny dla rozwoju ludzkiego gruczołu ślinowego. Tak więc ten model badawczy może zastąpić modele zwierzęce wykorzystywane do badania rozwoju ludzkich gruczołów ślinowych.

hiSGs morfologicznie i funkcjonalnie naśladują prawidłowe gruczoły ślinowe. Bezstronne zestawy scRNA-seq zidentyfikowały sześć głównych grup komórek, które można podzielić na podtypy komórkowe. Mała grupa mezenchymów w HiSG nie wykazywała cech mezenchymalnych ślinianek. Odwrotnie, grupa komórek nabłonkowych zawierała pięć grup komórek, komórki groniaste, komórki podstawne, przewód, komórki mioepitelialne i aktywne komórki krążące. hSG obejmowały niezależne linie komórek podstawnych nabłonka z linii przewodowej i groniastej, a analiza pseudo-czasowa wykazała różnice w tych dwóch liniach komórkowych.

Podstawową funkcją gruczołów ślinowych jest wydzielanie płynu indukowanego przez acetylocholinę poprzez szlaki muskarynowego receptora acetylocholiny. W przypadku hSG leczenie karbacholem, agonistą muskarynowego receptora acetylocholiny, powodowało przejściowy wzrost wewnątrzkomórkowego poziomu wapnia w sposób zależny od dawki. Co więcej, ortotopowo wszczepione hiSG prezentowały z czasem fenotyp dojrzałych gruczołów ślinowych wszczepianych myszom w miejsce biorcze.

Analizy scRNA-seq i immunofluorescencji również wykazały, że komórki przewodowe w obrębie hSG obficie eksprymowały ACE2 i TMPRSS2, podobnie jak normalne gruczoły ślinowe. Metoda immunoprecypitacji wykazała, że ​​podczas gdy komórki przewodowe wierzchołkowe boczne hSG silnie wyrażają ACE2, komórki przewodowe i komórki groniaste wyrażają TMPRSS2. Po ekspozycji na SARS-CoV-2, hiSG zostały zakażone i wykazywały replikację SARS-CoV-2 w ciągu 24 godzin po zakażeniu. Autorzy wykryli również białko jądrowe SARS-CoV-2 w zakażonych komórkach przewodowych. W związku z tym mediana dawki zakaźnej dla hodowli tkankowej (TCID50) Test wykazał obecność zakaźnych wirusów w hSG, która osiągnęła szczyt po 24 godzinach, ale następnie uległa zmniejszeniu.

READ  Żelazne jądro Merkurego powstało, ponieważ znajdowało się blisko „magnetycznego” Słońca, gdy tworzył się Układ Słoneczny تشكل

Wnioski

Rzeczywiście, hiSG opracowane w ramach obecnych badań mogą służyć jako cenny model reprodukcji heterogenicznych populacji komórek w ludzkich gruczołach ślinowych. Co więcej, hiSG mogą pomóc w funkcjonalnej analizie genów podczas rozwoju i służyć jako obiecujące narzędzie do badania infekcji SARS-CoV-2 w gruczołach ślinowych na poziomie molekularnym. Ponadto naukowcy wykazali, że hiSG mają kilka zalet w porównaniu z organellami pochodzącymi z komórek macierzystych tkanek pochodzących z gruczołów ślinowych dorosłego człowieka. Na przykład, można je łatwo modyfikować genetycznie za pomocą zestawu naprzemiennych krótkich i oddalonych od siebie (CRISPR)-CRISPR-skojarzonych powtórzeń białka 9 (Cas9) i były stosunkowo łatwe w hodowli.