Многопрофильная команда из двух институтов Университета Джона Хопкинса, включая нейротоксикологов и вирусологов из школы общественного здравоохранения Блумберга и специалистов по инфекционным заболеваниям из медицинской школы, обнаружила, что органоиды (крошечные тканевые культуры, сделанные из человеческих клеток, имитирующих целые органы), известные как "мини-мозги" могут быть инфицированы вирусом SARS-CoV-2, вызывающим COVID-19.
Результаты, свидетельствующие о том, что вирус может инфицировать клетки головного мозга человека, были опубликованы 26 июня 2020 года в журнале ALTEX: Alternatives to Animal Experimentation.
Ранние сообщения из Ухани, Китай, источника пандемии COVID-19, предполагали, что 36% пациентов с этим заболеванием проявляют неврологические симптомы, но неясно, поражает ли вирус клетки мозга человека. В своем исследовании исследователи Джона Хопкинса продемонстрировали, что определенные нейроны человека экспрессируют рецептор ACE2, который является тем же самым, который вирус SARS-CoV-2 использует для проникновения в легкие. Следовательно, они предположили, что ACE2 также может обеспечивать доступ к мозгу.
Когда исследователи ввели частицы вируса SARS-CoV-2 в модель человеческого мини-мозга, команда обнаружила – что, как считается, впервые – свидетельство заражения патогеном и его репликации.
Человеческий мозг хорошо защищен от многих вирусов, бактерий и химических агентов гематоэнцефалическим барьером, который, в свою очередь, часто предотвращает инфекции мозга. "Пройдет ли вирус SARS-CoV-2 этот барьер или нет, еще предстоит выяснить," отмечает старший автор Томас Хартунг, М.D., Ph.D., председатель научно-обоснованной токсикологии в школе общественного здравоохранения Bloomberg. "Однако известно, что тяжелые воспаления, такие как те, которые наблюдаются у пациентов с COVID-19, заставляют барьер разрушаться."
Он добавляет, что непроницаемость гематоэнцефалического барьера также может представлять проблему для разработчиков лекарств, нацеленных на мозг.
Влияние SARS-CoV-2 на развивающийся мозг – еще одна проблема, поднятая исследованием. Предыдущее исследование Университета Париж-Сакле показало, что вирус проникает через плаценту, а эмбрионы лишены гематоэнцефалического барьера на раннем этапе развития. "Чтобы быть очень ясным," Хартунг говорит, "у нас нет доказательств того, что вирус вызывает нарушения развития."
Однако мини-мозг, который моделирует растущий мозг человека, содержит рецептор ACE2 с самых ранних стадий своего развития. Таким образом, по словам Хартунг, полученные данные свидетельствуют о том, что во время беременности следует соблюдать особую осторожность.
"Это исследование – еще один важный шаг в нашем понимании того, как инфекция приводит к появлению симптомов, и где мы можем бороться с болезнью COVID-19 с помощью медикаментозного лечения," говорит Уильям Бишай, М.D., Ph.D., профессор медицины Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса и руководитель группы специалистов по инфекционным заболеваниям, участвовавшей в исследовании.
Модели мини-мозга, полученные на основе стволовых клеток человека, известные как BrainSpheres, были разработаны в Школе общественного здравоохранения Блумберга четыре года назад. Они были первыми массово производимыми высоко стандартизованными органоидами в своем роде и использовались для моделирования ряда заболеваний, включая инфекции, вызываемые вирусами, такими как Зика, денге и ВИЧ.