Des chercheurs déterminent comment le virus SRAS-CoV-2 détourne et endommage rapidement les cellules pulmonaires humaines

Dans une collaboration multi-groupes impliquant le National Emerging Infectious Disease Laboratories (NEIDL), le Center for Regenerative Medicine (CReM) et le Center for Network Systems Biology (CNSB), les scientifiques ont présenté la première carte des réponses moléculaires du poumon humain cellules infectées par le SRAS-CoV-2.

En combinant des cellules alvéolaires humaines bio-conçues avec une technologie de spectrométrie de masse sophistiquée et très précise, les chercheurs de la Boston University School of Medicine (BUSM) ont identifié des protéines hôtes et des voies dans les cellules pulmonaires dont les niveaux changent lors de l’infection par le SRAS-CoV-2, fournissant des informations sur la maladie. pathologie et de nouvelles cibles thérapeutiques pour bloquer COVID-19.

Ils ont découvert qu’un type crucial de modification protéique appelée «phosphorylation» devient aberrant dans ces cellules pulmonaires infectées. La phosphorylation des protéines joue un rôle majeur dans la régulation de la fonction des protéines à l’intérieur des cellules d’un organisme et l’abondance des protéines et la phosphorylation des protéines sont généralement des processus hautement contrôlés dans le cas de cellules normales / saines. Cependant, ils ont découvert que le SRAS-CoV-2 désorganise les cellules pulmonaires, provoquant des changements anormaux dans les quantités de protéines et la fréquence de la phosphorylation des protéines à l’intérieur de ces cellules. Ces changements anormaux aident le virus à se multiplier pour finir par détruire les cellules. La destruction des cellules infectées peut entraîner des lésions pulmonaires généralisées.

Selon les chercheurs, dès que le SRAS-CoV-2 pénètre dans les cellules pulmonaires, il commence rapidement à exploiter les ressources de base de la cellule, qui sont autrement nécessaires à la croissance et au fonctionnement normal de la cellule. «Le virus utilise ces ressources pour proliférer tout en évitant les attaques du système immunitaire du corps. De cette façon, de nouveaux virus se forment qui sortent ensuite de la cellule pulmonaire épuisée et brutalement endommagée, les laissant s’autodétruire. Ces nouveaux virus infectent ensuite d’autres cellules, où le même cycle se répète », explique l’auteur correspondant Andrew Emili, PhD, professeur de biochimie à BUSM.

Les chercheurs ont examiné les cellules alvéolaires pulmonaires de une à 24 heures après l’infection par le SRAS-CoV-2 pour comprendre quels changements se produisent immédiatement dans les cellules pulmonaires (à une, trois et six heures après l’infection par le SRAS-CoV-2) et quels changements se produisent plus tard. (24 heures après l’infection). Ces changements ont ensuite été comparés aux cellules non infectées. Toutes les protéines des cellules alvéolaires infectées et non infectées, correspondant aux différents points temporels, ont été extraites et étiquetées avec des étiquettes de code à barres uniques appelées «étiquette de masse en tandem». Ces marqueurs, qui ne peuvent être détectés avec précision que par un spectromètre de masse, permettent une quantification robuste de l’abondance des protéines et de la phosphorylation dans les cellules.

«Nos résultats ont montré que par rapport aux cellules pulmonaires normales / non infectées, les cellules pulmonaires infectées par le SRAS-CoV-2 ont montré des changements spectaculaires dans l’abondance de milliers de protéines et des événements de phosphorylation», a déclaré Darrell Kotton, MD, professeur de pathologie et de médecine de laboratoire à BUSM et directeur du CReM.

« De plus, nos données ont également montré que le virus SARS-CoV-2 induit un nombre important de ces changements dès une heure après l’infection et jette les bases d’un détournement complet des cellules pulmonaires de l’hôte », ajoute Elke M? Hlberger, PhD, professeur agrégé de microbiologie et chercheur principal au NEIDL.

« Il existe des caractéristiques biologiques importantes spécifiques aux cellules pulmonaires qui ne sont pas reproduites par d’autres types de cellules couramment utilisées pour étudier l’infection virale », a déclaré Andrew Wilson, MD, professeur agrégé de médecine au BUSM et chercheur du CReM. « L’étude du virus dans le contexte du type de cellule qui est le plus endommagé chez les patients est susceptible de fournir des informations que nous ne pourrions pas voir dans d’autres systèmes modèles. »

Les chercheurs ont également analysé leurs données pour identifier les opportunités potentielles de traitement COVID-19 et ont constaté qu’au moins 18 médicaments préexistants cliniquement approuvés (développés à l’origine pour d’autres conditions médicales / maladies) peuvent être potentiellement réutilisés pour une utilisation en thérapie COVID-19 . Ces médicaments se sont montrés extrêmement prometteurs pour bloquer la prolifération du SRAS-CoV-2 dans les cellules pulmonaires.

Les chercheurs pensent que ces informations sont inestimables et ouvrent la voie à une stratégie thérapeutique plus récente, potentiellement prometteuse et, surtout, rentable et rapide pour lutter contre le COVID-19.

Chercheurs Raghuveera Kumar Goel, PhD; Adam Hume, PhD; Jessie Huang, PhD; Kristy Abo, BA; Rhiannon Werder, PhD et Ellen Suder, BS, ont également contribué à ces résultats.