Czy wiesz, że ponad 75% nowych chorób zakaźnych dotykających ludzi pierwotnie pochodzi od zwierząt? W szczególności nietoperze są naturalnymi gospodarzami niektórych z najniebezpieczniejszych wirusów na świecie, w tym tych odpowiedzialnych za COVID-19 (SARS-COV-2), MERS-COV, grypy A i Hantavirus. Jednak pomimo ich znaczenia naukowcy od dawna starali się zbadać, w jaki sposób te wirusy zachowują się w nietoperzach, po prostu dlatego, że właściwe narzędzia biologiczne nie istniały.
Do tej pory większość badań wykorzystywała uogólnione próbki komórek, albo organoidy wykonane z jednego rodzaju tropikalnego nietoperza owocowego i tylko z jednego narządu. Ale pojawił się przełom: zespół badawczy prowadzony przez Institute for Basic Science (IBS) w Korei, wraz z międzynarodowymi współpracownikami, stworzył najbardziej wszechstronną platformę organoidów nietoperzy na świecie. Te „mini organów” są uprawiane z pięciu wspólnych gatunków nietoperzy występujących w Azji i Europie i reprezentują cztery różne narządy-drogi oddechowe, płuca, nerki i jelita cienkie.
„Rekonstruowanie fizjologii narządów nietoperzy w laboratorium pozwala nam zbadać, w jaki sposób wirusy odzpieżowe-te, które przeskakują od zwierząt do ludzi-pracują, w niespotykanym szczegółach”-powiedział Koo Bon-Kyoung, dyrektor IBS Center for Genome Engineering.
Testowanie wirusów tam, gdzie mieszkają
Uzbrojeni w te nowe narzędzia, naukowcy byli w stanie bezpośrednio sprawdzić, w jaki sposób kluczowe wirusy-w tym SARS-COV-2, MERS-COV, grypy A i Hantavirus-infekuj różne gatunki i narządy nietoperze. Odkryli, że każdy wirus zachowuje się jednoznacznie, czasami infekując tylko niektóre narządy lub gatunki BAT. Na przykład wirus, który z łatwością rosł w płucach jednego nietoperza, może nie rosnąć w nerce innej osoby. Pomaga to wyjaśnić, dlaczego niektóre wirusy mogą skoczyć do ludzi, podczas gdy inne ograniczają się do nietoperzy.
Starszy badacz Kim Hyunjoon podkreślił: „Ta platforma pozwala nam izolować wirusy, badanie infekcji i testowe leki w ramach jednego systemu-coś, czego nie można zrobić ze zwykłymi modelem Lab.
Zespół odkrył także kolejną tajemnicę: układy odpornościowe nietoperzy reagują inaczej na ten sam wirus w zależności od narządu i gatunku. To może pomóc wyjaśnić, dlaczego nietoperze są w stanie nosić tak wiele wirusów bez choroby.
Kolejnym dużym osiągnięciem było odkrycie dwóch wcześniej nieznanych wirusów nietoperzy – ssaka ortoreowirusa i paramyksowirusa – bezpośrednio z odchodów dzikiego nietoperza. W szczególności jeden z tych wirusów nie mógł być uprawiany w standardowych hodowlach komórkowych, ale prosperował w nowych organie nietoperzy, udowadniając, jak cenna jest ta technologia dla przyszłej izolacji wirusa.
Przekształcając organy w dwuwymiarową wersję, naukowcy umożliwili szybkie przetestowanie potencjalnych leków przeciwwirusowych, takich jak Remdesivir. Testy te dały bardziej wiarygodne wyniki niż tradycyjne metody laboratoryjne.
Globalny biobank dla przyszłego przygotowania pandemicznego
Ta organoidalna platforma nietoperza oznacza nową erę badań chorób zakaźnych, umożliwiając bezpieczne i skuteczne badanie niebezpiecznych wirusów w otoczeniu, które blisko odzwierciedla prawdziwe życie. Po raz pierwszy naukowcy mogą badać nowe wirusy, oceniać ich ryzyko i testować leki za pomocą tkanek nietoperzy z wielu gatunków i narządów.
„Dzięki tym znormalizowanym i skalowalnym organidom nietoperzy staramy się systematycznie zidentyfikować nowe wirusy pochodzące z nietoperzy i badanie kandydatów przeciwwirusowych ukierunkowanych na patogeny z potencjałem pandemii”-powiedział dr Choi Young Ki, dyrektor Korei Virus Research Institute, Institute for Science Science (IBS).
Zespół badawczy przewiduje rozszerzenie tej pracy na globalny zasób biobank, który będzie kamieniem węgielnym zarówno krajowych, jak i międzynarodowych działań bezpieczeństwa biologicznego. Ta inicjatywa umożliwi głębsze badanie cech wirusowych, które napędzają transmisję między gatunkami, wspierają rozwój kompleksowych map genetycznych kluczowych gatunków nietoperzy i ułatwi globalną gotowość. Ostatecznie ta platforma będzie wspierać wysiłki organizacji zdrowia, w tym Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), w celu przewidywania i zapobiegania przyszłym pandemii.