Daugiau nei 75% naujų infekcinių ligų, turinčių įtakos žmonėms, kilusiems iš gyvūnų. Visų pirma, šikšnosparniai yra natūralūs kai kurių pavojingiausių pasaulio virusų šeimininkai, įskaitant tuos, kurie atsakingi už Covidid-19 (SARS-COV-2), MERS-COV, A gripą ir Hantaviruso protrūkius. Nepaisant jų svarbos, mokslininkai ilgai stengėsi ištirti, kaip šie virusai elgiasi šikšnosparnių viduje vien dėl to, kad nebuvo teisingų biologinių priemonių.
Iki šiol daugumoje tyrimų buvo naudojami apibendrinti ląstelių mėginiai arba organoidai, pagaminti iš vienos rūšies atogrąžų vaisių šikšnosparnių, ir tik iš vieno organo. Tačiau įvyko proveržis: Tyrimų komanda, kuriai vadovauja Basic Science (IBS) Korėjoje, kartu su tarptautiniais bendradarbiais, sukūrė išsamiausią pasaulyje šikšnosparnių organoidų platformą.
Tyrimas paskelbtas žurnale Mokslas.
Šie „miniorgans” yra auginamos iš penkių įprastų šikšnosparnių rūšių, aptinkamų visoje Azijoje ir Europoje, ir atspindi keturis skirtingus organus – plaučius, plaučius, inkstus ir plonąją žarną.
„Prekių šikšnosparnių organų fiziologijos rekonstravimas leidžia mums ištirti, kaip precedento neturinčioje detalėje dirba zoonoziniai virusai – tie, kurie šokinėja iš gyvūnų į žmones,” Sakė Koo Bon-kyoung, IBS genomo inžinerijos centro direktorius.
Testuojant virusus ten, kur jie gyvena
Apsiginklavę šiomis naujomis priemonėmis, tyrėjai sugebėjo tiesiogiai patikrinti, kaip pagrindiniai virusai, įskaitant SARS-COV-2, MERS-COV, A gripą A ir Hantavirusą, užfiksuoja skirtingas šikšnosparnių rūšis ir organus.
Jie nustatė, kad kiekvienas virusas elgiasi unikaliai, kartais užkrėsdamas tik tam tikrus organus ar šikšnosparnių rūšis. Pavyzdžiui, virusas, kuris lengvai augo viename šikšnosparnio plaučiuose, gali nepavykti augti kito inkstuose. Tai padeda paaiškinti, kodėl kai kurie virusai gali šokinėti su žmonėmis, o kiti – tik šikšnosparniais.
Vyresnysis tyrėjas Kim Hyunjoon pabrėžė, „Ši platforma leidžia mums išskirti virusus, tirti infekcijas ir išbandyti vaistus vienoje sistemoje – ko negalite padaryti su įprastais laboratorinių ląstelių modeliais. Imagavusi natūralią šikšnosparnio aplinką, tai padidina infekcinių ligų tyrimų tikslumą ir realaus pasaulio vertę.”
Komanda taip pat atskleidė dar vieną paslaptį: šikšnosparnių imuninės sistemos skirtingai reaguoja į tą patį virusą, atsižvelgiant į organą ir rūšis. Tai galėtų padėti paaiškinti, kodėl šikšnosparniai gali nešiotis tiek daug virusų, nesirgdami patys.
Kitas didelis laimėjimas buvo dviejų anksčiau nežinomų šikšnosparnių virusų – žinduolių ortorooviruso ir paramiksoviruso – atradimas – tiesiogiai iš laukinių šikšnosparnių išmatų. Pažymėtina, kad vienas iš šių virusų negalėjo būti auginami standartinėse ląstelių kultūrose, tačiau klestėjo naujuose šikšnosparnių organoiduose, įrodant, kokia vertinga ši technologija yra būsima viruso izoliacija.
Ir, paversdami organoidus į dvimatę versiją, mokslininkai leido greitai išbandyti galimus antivirusinius vaistus, tokius kaip Remdesiviras. Šie testai davė patikimesnius rezultatus nei tradiciniai laboratorijos metodai.
Pasaulinis biobankas būsimam pasirengimui pandemijai
Ši šikšnosparnių organoidų platforma žymi naują infekcinių ligų tyrimų erą, leidžiančią saugiai ir efektyviai ištirti pavojingus virusus aplinkoje, kuri tiksliai atspindi realų gyvenimą. Pirmą kartą mokslininkai gali patikrinti naujus virusus, įvertinti jų riziką ir išbandyti vaistus, naudodamiesi kelių rūšių ir organų šikšnosparnių audiniais.
„Naudodami šiuos standartizuotus ir keičiamus šikšnosparnių organoidus, mes siekiame sistemingai nustatyti naujus šikšnosparnių kilmės virusus ir ekraną antivirusinius kandidatus, nukreiptus į patogenus, turinčius pandemijos potencialą,” sakė dr. Choi Young KI, Korėjos virusų tyrimų instituto, pagrindinių mokslo instituto (IBS), direktorius.
Tyrimų komanda numato, kad išplėssi šį darbą į pasaulinį „Biobank“ šaltinį, kuris bus kertinis akmuo tiek nacionalinėms, tiek tarptautinėms biologinio saugumo pastangoms. Ši iniciatyva leis gilesniam virusinių savybių, skatinančių kryžminių rūšių perdavimą, ištirs, palaikys išsamius pagrindinių šikšnosparnių rūšių genetinius žemėlapius ir palengvina pasaulinį pasirengimą.
Galų gale ši platforma rems sveikatos organizacijų, įskaitant Pasaulio sveikatos organizaciją (PSO), pastangas numatyti ir užkirsti kelią būsimoms pandemijoms.