Nanotüp Tünelleri

Nanotüpler, COVID'e neden olan virüsün nöronları nasıl enfekte ettiği ve uzun süreli nörolojik semptomlar ürettiğinin gizemine kurnaz bir cevap sağlayabilir.

Son iki yılda COVID'e neden olan koronavirüs SARS-CoV-2'nin herkese tanıdık gelmesine rağmen, hummalı araştırmalar hala devam eden bir bulmacayı çözmeye çalışıyor. Aslında dünyayı bu kadar değiştiren pandemik virüs, solunum sistemine girdikten sonra beyne nasıl geçer? Bu soruya bir cevap bulmak önemlidir, çünkü nörolojik şikayetler, uzun süreli COVID adı verilen semptomlar kümesinde en yaygın olanlardan bazılarıdır. Gizem, beyin hücrelerinin, virüsün burun ve akciğer hücrelerine girmek için kullandığı alıcıları veya yerleştirme bölgelerini göstermediği gerçeğine odaklanıyor.

Yine de SARS-CoV-2 ustaca bir çözüm bulmuş olabilir. Bir hücre zarına bağlanmak ve kilidini açmak için gereken moleküler manevraları tamamen ortadan kaldırabilir. Bunun yerine, nanotüp "köprüler" biçiminde kör bir alet kullanıyor - çapı birkaç on nanometreden fazla olmayan ortak protein aktininden yapılmış silindirler. Bu tünelleme nanotüpleri, bir komşuya nüfuz etmek ve viral partiküllere COVID geçirmeyen dokuya doğrudan bir yol vermek için hücreden hücreye boşluklar boyunca uzanır. Paris'teki Pasteur Enstitüsü'ndeki araştırmacılar, nanotüp aracılı hücre geçişi için umutları gösterdiler. Şimdi enfekte insan hastalarda doğrulanması gereken bir laboratuvar kabında yapılan bir çalışmada, daha fazla kanıt göz önüne alındığında, bulgular COVID-19'a yakalanan bazı kişilerin neden beyin sisi ve diğer nörolojik semptomlar yaşadığını açıklayabilir. Ayrıca, eğer hücreler arası kanallar kesilebilirse, bu, enfeksiyonun bu zayıflatıcı yan etkilerinden bazılarını önleyebilir.

Çalışmayı yürüten Pasteur Enstitüsü'nde hücre biyoloğu olan Chiara Zurzolo, nanotüp yolunun "enfeksiyonu hızlı ve farklı organlar arasında, enfeksiyona izin veren veya izin vermeyen yayan bir kısayol olduğunu" söylüyor. "Ayrıca bu durum virüsün bağışıklık tepkisini gizlemesinin ve kaçmasının bir yolu olabilir."

Virüs, bir hücrenin kendi nanotüplerine el koyabilir, onları hücreler arasında lipid ve protein transferi gibi diğer rutin görevlerden uzaklaştırabilir. SARS-CoV-2 üzerine yapılan erken araştırmalar, benzer hücre projeksiyonlarını ele geçirebileceğini öne sürdü. Cell dergisinde yayınlanan 2020 tarihli bir makale, yeni koronavirüs ile enfekte olan hücrelerin, üzerinde viral parçacıklar bulunan filopodia adı verilen anten benzeri duyargaları uzattığını buldu .

SARS-CoV-2 tipik olarak, çıkıntılı "başak" proteinini yüzeylerindeki ACE2 reseptörlerine kilitleyerek solunum yollarındaki ve başka yerlerdeki hücrelere girer. Zurzolo ve ekibi, koronavirüsün bu reseptörlerle dolu olmayan hücrelere sızmak için tünel nanotüpleri kullanıp kullanmadığını merak etti. Neler olup bittiğini anlamak için araştırmacılar maymun böbreklerinden hücreler aldılar, onlara SARS-CoV-2 bulaştırdılar ve bir laboratuvar kabında insan nöronlarının yanında kültürlediler.

Maymun böbrek hücreleri, hücreler ACE2 reseptörleri gösterdiğinden, COVID-19 çalışmalarında insan solunum yolunu modellemek için yaygın olarak kullanılır. Nöronlar, orijinal olarak nöroblastom adı verilen bir kanserden kültürlenen bir hücre dizisinden geldi. Bu hücreler ACE2 reseptörlerinden yoksundur, ancak koronavirüs ile enfekte böbrek hücreleriyle 48 saat yan yana geldikten sonra, bunların yüzde 62,5'i SARS-CoV-2 ile enfekte olmuştur.

Ekip daha sonra bu viral aktarımın nasıl gerçekleştiğini görüntülemek için en son mikroskopi tekniklerini kullandı. Viral proteinleri antikorlar ve floresan bileşiklerle etiketleyerek, öne çıkmaları için araştırmacılar, hücreleri birbirine bağlayan tünel nanotüpleri içinde virüsün yüksek çözünürlüklü görüntülerini yakaladılar. Hem viral partikülleri hem de virüsün kendisini kopyaladığı vezikül adı verilen küçük keseleri görebiliyorlardı. Ayrıca virüsün kopyalamak için kullandığı hücresel mekanizmanın bir parçası olan proteinleri de tespit ettiler. Araştırmacılar Science Advances dergisinde bildirdiğine göre, görüntüleme o kadar ayrıntılıydı ki, virüse dikenli bir görünüm veren dikenli proteinler bile görülebiliyordu. Nöronal hücrelere yerleştirildikten sonra, koronavirüs çoğalmaya devam edebildi.

Deneyler ayrıca, koronavirüs ile enfekte olan hücrelerin, enfekte olmayan hücrelerden çok daha fazla tünel oluşturan nanotüpler ürettiğini gösterdi; bu, virüsün kendisinin bu konektörleri söndürmek için bir hücreyi teşvik ettiğini düşündürdü. SARS-CoV-2, hücreleri bu şekilde kontrol eden tek patojen değil. HIV ayrıca hücreler arasında hareket etmek için nanotüplerin tünellenmesinden de yararlanır ve Marburg virüsü filopodinin büyümesini tetikler.

San Francisco'daki California Üniversitesi'nde moleküler biyolog olan ve yeni araştırmaya dahil olmayan ancak koronavirüs enfeksiyonundan sonra filopodiadaki artışı bulan 2020 araştırmasını yürüten Nevan Krogan, "Virüs çok uğursuz" diyor. “Tüm süreçlerimizi çok sınırlı bir genetik [repertuar] ile manipüle ediyor.”

Krogan, hücresel köprülerin virüsün bazen uzun süreli COVID'yi nasıl tetiklediği konusunda bir rol oynayabileceğini söylüyor. Zurzolo ve ekibi, virüsün burundan girdiğinden ve beynin kokuları işleyen doku içeren iki koku soğancığından birine gittiğinden şüpheleniyor. Nanotüpler, virüsün antikorlardan kaçınmasına yardımcı olarak vücutta daha uzun süre kalmasına izin verebilir. Krogan, "Bu filopodia veya nanotüp oluşumundan sorumlu enzimleri manipüle edebiliyorsanız, bu belki de uzun süreli COVID üzerinde bir etki yaratmanın bir yolu olabilir" diyor.

Çalışması, koronavirüsün, filopodia ve nanotüplerin protein omurgasını oluşturmaya yardımcı olan kazein kinaz II enziminin üretimini arttırdığını gösterdi. Tayvan merkezli bir ilaç geliştirme şirketi olan Senhwa Biosciences, şu anda COVID-19 iyileşmesi üzerinde bir etkisi olup olmadığını araştırmak için kazein kinaz II'yi engelleyen silmitasertib adlı bir ilacın klinik denemelerini yürütüyor.

Bu arada Zurzolo ve meslektaşları şimdi SARS-CoV-2'nin beyne nasıl ulaştığına dair hipotezlerinin gerçek enfeksiyonlarda ortaya çıktığını kanıtlamak için çalışıyorlar. Bunu yapabilirlerse, bazı insanlar için COVID-19'un neden kalıcı bir sağlık fiyaskosunu tetiklediğini anlamaya bir adım daha yakın olabilirler.

https://www.scientificamerican.com/article/covid-virus-may-tunnel-through-nanotubes-from-nose-to-brain/

Not : Bu makale, belirtilen web sitesinden tercüme yapılmıştır.