Partikel virus hibrida yang terbentuk dari koinfeksi menunjukkan immune evasion dan expanded tropism
Dalam penelitian terbaru yang diterbitkan di Nature Microbiology, para peneliti memeriksa interaksi virus-virus menggunakan sel paru-paru manusia yang dikoinfeksi dengan dua virus penyebab infeksi pernapasan yang bersirkulasi bersama, respiratory syncytial virus (RSV) dan influenza A virus (IAV).
Latar belakang
Patogen intraseluler seperti virus umumnya menunjukkan
tropisme, di mana mereka menunjukkan afinitas terhadap jenis sel yang dipilih.
Beberapa sel dan jaringan dapat dikoinfeksi oleh virus yang berbeda secara
taksonomi karena virus yang berbeda dapat memiliki afinitas untuk jenis sel
yang sama.
Koinfeksi menyediakan ceruk ekologis bagi virus untuk
berinteraksi satu sama lain. Interaksi ini termasuk pseudotyping, di mana protein
permukaan dari satu virus dimasukkan ke dalam virus lain, atau mereka dapat
menghasilkan penataan ulang genom yang dapat menimbulkan strain yang sama
sekali baru dengan potensi infeksi yang meningkat. Sementara beberapa
penelitian mengklaim bahwa hasil penyakit tidak tergantung pada koinfeksi, yang
lain menunjukkan peningkatan hasil yang parah karena koinfeksi. Namun,
mekanisme interaksi virus selama koinfeksi yang menentukan hasil penyakit masih
belum jelas.
Tentang studi
Dalam penelitian ini, Madin-Darby canine kidney cells (MDCK)
dan human epidermoid carcinoma cells (HEp-2) digunakan untuk menumbuhkan stok
virus hemagglutinin 1 neuraminidase 1 (H1N1) IAV dan RSV strain A2,
masing-masing. human lung adenocarcinoma cells (A549) yang dikultur terinfeksi
dengan IAV dan RSV secara individual dan serentak pada multiplicity of
infection (MOI) yang tinggi.
Uji plak digunakan untuk menentukan titer infeksi IAV dan
RSV dalam sel MDCK dan HEp-2, masing-masing. Mikroskop imunofluoresensi
digunakan untuk menilai sel tunggal dan koinfeksi untuk menentukan efek
koinfeksi pada lokalisasi protein virus dan proporsi sel yang terinfeksi.
Virion dengan IAV haemagglutinin dan imunolabel fusi glikoprotein RSV diperiksa
menggunakan mikroskop confocal resolusi super untuk menentukan apakah
pencampuran dua glikoprotein virus menghasilkan partikel virus yang mulai
bertunas yang menggabungkan komponen IAV dan RSV.
Selain itu, cryo-electron tomography dilakukan untuk
menyelidiki karakteristik struktural filamen RSV dan IAV yang bertunas dari sel
koinfeksi. Selanjutnya, karena partikel virus hibrida akan mengandung
glikoprotein permukaan RSV dan IAV, antibodi terhadap hemaglutinin IAV dan
glikoprotein fusi RSV digunakan dalam uji netralisasi terhadap virus IAV dan
RSV yang dikumpulkan dari sel yang terinfeksi secara individual dan serempak.
Reseptor seluler untuk IAV, asam sialat, dihilangkan
menggunakan neuraminidase, dan sel-sel diinokulasi dengan virus IAV dan RSV
dari sel yang terinfeksi atau koinfeksi secara individu untuk menentukan apakah
penggabungan glikoprotein RSV dapat memperluas tropisme reseptor IAV dari
partikel virus hibrida. Sel-sel diimunisasi untuk nukleoprotein IAV dan RSV dan
dikuantifikasi.
Selain itu, sel epitel bronkial manusia dikoinfeksi dengan
RSV dan IAV, dan kultur terinfeksi yang tertanam parafin diimunisasi untuk
hemaglutinin dan nukleoprotein IAV dan seluruh virion RSV untuk menentukan apakah
sistem biologis lain yang relevan membentuk partikel virus hibrida.
Hasil
Hasilnya melaporkan bahwa dalam sel koinfeksi, titer IAV
sama atau sedikit lebih tinggi dan titer RSV lebih rendah daripada sel yang
terinfeksi secara individual dengan kedua virus. Sebaliknya, pada sel yang
koinfeksi dengan IAV dan rhinovirus, replikasi IAV dihambat. Ini menunjukkan
bahwa hasil koinfeksi bergantung pada jenis virus yang terlibat dan respons
seluler spesifik virus berikutnya.
Lebih lanjut, penelitian tersebut menunjukkan partikel virus
hibrida yang dihasilkan selama koinfeksi mengandung komponen struktural,
fungsional, dan genomik dari kedua virus induk, dan bersifat menular. Partikel
virus hibrida ini menunjukkan penghindaran netralisasi bertarget IAV dan kemampuan
untuk menginfeksi sel negatif reseptor IAV yang diobati dengan neuraminidase,
menunjukkan antigenisitas yang dimodifikasi dan karakteristik tropisme yang
luas.
Uji netralisasi menggunakan antibodi glikoprotein anti-RSV
menunjukkan bahwa masuknya partikel virus hibrid ke dalam sel dimediasi oleh
glikoprotein fusi RSV, yang menyarankan bahwa IAV dapat merekrut glikoprotein
virus yang tidak terkait sebagai protein amplop fungsional.
Meskipun infeksi IAV umumnya terbatas pada saluran
pernapasan bagian atas, partikel virus hibrida dengan komponen struktural dan
fungsional dari kedua virus dapat memungkinkan infeksi IAV di wilayah saluran
pernapasan bagian bawah. Hasil ini menunjukkan potensi peningkatan
patogenisitas dan keparahan penyakit, dan komplikasi seperti pneumonia virus.
Selain itu, karena IAV mengalami tingkat mutasi yang tinggi,
partikel virus hibrida yang menginfeksi saluran pernapasan bagian bawah dapat
mengakibatkan pemilihan partikel virus dengan peningkatan patogenesis dan
tropisme yang lebih besar untuk daerah saluran pernapasan bagian bawah. Hasil
juga menunjukkan bahwa partikel virus hibrida dipertahankan selama beberapa
putaran infeksi, dan membantu penyebaran IAV ke dalam populasi sel refrakter.
Koinfeksi sel epitel bronkial manusia menunjukkan
pembentukan partikel virus hibrid dalam jaringan yang relevan secara biologis
dan menunjukkan bahwa karena IAV dan RSV keduanya bersirkulasi selama musim
yang sama dan berbagi tropisme untuk sel epitel bersilia, kemungkinan koinfeksi
dan generasi in vivo partikel virus hibrid tinggi.
Kesimpulan
Secara keseluruhan, penelitian menunjukkan bahwa koinfeksi
oleh RSV dan IAV membentuk partikel virus hibrid yang menunjukkan antigenisitas
yang dimodifikasi dan tropisme yang diperluas, dan menyarankan kemungkinan
pembentukan partikel virus hibrid lainnya dari koinfeksi yang melibatkan virus
berselubung pleomorfik seperti RSV.
Para penulis percaya bahwa sementara pembentukan partikel
virus hibrida bergantung pada berbagai faktor selain kompatibilitas struktural,
seperti tumpang tindih dalam musim sirkulasi dan geografi dan tropisme,
koinfeksi menimbulkan risiko partikel virus hibrida dengan tropisme luas dan
peningkatan immune evasion.
Journal reference:
Haney, J., Vijayakrishnan, S., Streetley, J., Dee, K.,
Goldfarb, D. M., Clarke, M., Mullin, M., Carter, S. D., Bhella, D., &
Murcia, P. R. (2022). Coinfection by influenza A virus and respiratory
syncytial virus produces hybrid virus particles. Nature Microbiology. doi:
https://doi.org/10.1038/s41564-022-01242-5
https://www.nature.com/articles/s41564-022-01242-5
No comments