Впервые исследователи из Университета Умео, Швеция, теперь могут показать, как ведет себя страшный полиовирус, когда он захватывает инфицированную клетку и заставляет ее производить новые вирусные частицы. Считалось, что полиомиелит почти искоренен, но сейчас инфекция вновь обнаружена в Лондоне и Нью-Йорке.

Теперь у нас есть совершенно другое понимание того, как действует вирус, и, следовательно, больше возможностей для исследований, чтобы, возможно, найти новые способы сдерживания распространения вируса в будущем».

Ларс-Андерс Карлсон, кафедра медицинской химии и биофизики, Университет Умео

Страшный полиовирус принадлежит к тому же большому семейству энтеровирусов, что и некоторые простудные заболевания. Некоторое время назад было известно, что энтеровирусы резко перестраивают внутренности инфицированных, но не было точно известно, как именно, просто потому, что технологии не позволяли нам так глубоко заглянуть в клетки. Благодаря усовершенствованному криоэлектронному микроскопу в Умео исследователи впервые смогли получить трехмерные изображения того, как полиовирус формируется и захватывает человеческие клетки.

«Мы были удивлены, увидев, как вирус трансформирует процессы в клетке, которые обычно используются для уничтожения вирусов, чтобы вместо этого производить новые вирусы», — говорит Ларс-Андерс Карлсон.

Исследователи смогли определить место в клетке, где полиовирус образует новые вирусные частицы, увидев участки с полусобранными вирусами. Удивительно, но эта «фабрика вирусов» в клетке оказалась поверхностями в клетке, которые напоминали нормальный процесс в клетке, аутофагию. Аутофагия — относительно недавно открытый процесс в клетках, за который в 2016 году была присуждена Нобелевская премия. Обычно аутофагия служит для разрушения частиц, от которых клетка хочет избавиться, таких как вирусные частицы. Но полиовирусу удается перепрограммировать этот защитный механизм против вирусов, чтобы вместо этого производить больше вирусов.

Исследователи обнаружили, что некоторые белки особенно важны. Белок VSP34 используется вирусом для создания новых вирусных частиц. Когда исследователи ингибировали VSP34, они увидели, что вирус едва может собирать целые вирусы, а в основном только половинки вирусных частиц. Другой важный белок называется ULK1, который замедляет производство вирусов. Исследователи могли видеть, что количество вируса резко увеличилось, когда этот белок был ингибирован. Это подтверждает теорию о том, что полиовирус ломает этот «тормоз».

После того, как вирус размножился в клетке, частицы должны высвободиться, чтобы заразить новые клетки. Это делается путем высвобождения частиц небольшими пакетами, называемыми везикулами. Здесь исследователи также сделали удивительное открытие; происходит тщательная сортировка того, что упаковано в везикулы. В везикулы помещаются только правильно сформированные вирусы, несущие генетический материал вируса, а пустые вирусные частицы внутрь не допускаются. Таким образом, вирус может распространяться более эффективно.

«Новые знания, которые мы вносим, ​​о роли аутофагии в формировании вируса, могут дать новое понимание для разработки будущих противовирусных препаратов, которые могли бы дополнить вакцины. У нас есть веские основания полагать, что наши выводы справедливы для большой группы вирусов, к которым полиовирус относится к энтеровирусам. Вакцины против большинства энтеровирусов не существует, но противовирусный препарат, воздействующий на систему аутофагии, мог бы быть эффективным против многих из них. Однако предстоит еще долгий путь», — говорит Ларс-Андерс Карлсон.

Полиомиелит по праву считается страшной болезнью, которая может вызвать паралич и смерть. Полиовирус начинается в кишечнике, но затем может атаковать спинной мозг. Лекарства от болезни до сих пор нет, но единственный способ предотвратить ее — вакцинация. В большинстве стран мира кампании по вакцинации оказались настолько успешными, что болезнь считается практически ликвидированной. Однако полиомиелит сохраняется в некоторых странах Азии, Африки и Ближнего Востока. Полиовирус в основном передается через фекалии. В 2022 году вирус снова обнаружили в сточных водах Нью-Йорка и Лондона. Кроме того, в Нью-Йорке зарегистрирован первый за десять лет новый случай паралича человека из-за инфекции полиомиелита.

Повторное появление полиомиелита в развитых странах может быть частично связано со снижением показателей вакцинации, поскольку болезнь считалась почти искорененной, а также с ростом резистентности к вакцинации.
Исследование было проведено в сотрудничестве с исследователями из Национальных институтов здравоохранения США и Университета Монаша в Австралии. Оно опубликовано в научном журнале Nature Communications.