ホワイトヘッド研究所の創設メンバー、ルドルフ・イェーニッシュらは、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の原因ウイルスであるSARS-CoV-2が血栓、心臓発作、脳卒中などの重大な血管合併症をどのように引き起こすのかをあみだくじ ルーレット相互作用が説明するのに役立つことを発見した。
グレタ修道士
2024 年 12 月 31 日
新型コロナウイルス感染症(COVID-19)は、主に肺に影響を与える呼吸器疾患です。しかし、新型コロナウイルス感染症 (COVID-19) を引き起こす SARS-CoV-2 ウイルスは、異常に高い割合の患者に血管合併症、つまり血栓、心臓発作、脳卒中などの血流に関連する問題を引き起こす原因となり、医師や科学者を驚かせました。
ホワイトヘッド研究所の創設メンバーであるルドルフ・イェーニッシュと同僚は、この呼吸器ウイルスがどのようにしてこれほど重大な血管影響を及ぼし得るのかを理解したいと考えていました。研究者らは、多能性幹あみだくじ ルーレットを使用して、関連する 3 種類の血管および血管周囲あみだくじ ルーレット (血管を取り囲んで維持するあみだくじ ルーレット) を生成し、あみだくじ ルーレットに対する SARS-CoV-2 の影響を詳しく観察できるようにしました。雑誌に掲載された論文自然通信 12月30日、イェーニッシュ氏、彼の研究室のポスドクであるアレクシア・リチャーズ氏、ハーバード大学教授でウィス生物インスピレーション工学研究所メンバーのデイビッド・ムーニー氏、そして当時イェーニッシュ氏とムーニー氏の研究室のポスドクだったアンドリュー・カリル氏が研究結果を共有し、拡張可能な幹あみだくじ ルーレット由来の研究結果を発表した。
新たな問題には新たなアプローチが必要
新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックが始まったとき、ウイルス学者のリチャーズはすぐに焦点をSARS-CoV-2に移した。生物工学者のカリル氏は、すでに血管あみだくじ ルーレットを生成する新しいアプローチに取り組んでいました。
ハリルのアプローチによって生成された 3 つのあみだくじ ルーレットタイプは、血管の内層を形成する血管あみだくじ ルーレットである内皮あみだくじ ルーレットでした。平滑筋あみだくじ ルーレットと周皮あみだくじ ルーレットは、血管を取り囲み、血管に構造と維持、その他の機能を提供する血管周囲あみだくじ ルーレットです。
培地中のシグナルの組み合わせによって、幹あみだくじ ルーレットが成熟する最終的なあみだくじ ルーレット型が決定されるため、3 つすべてに適した混合物を見つけるよりも、特別に調整された培地で各あみだくじ ルーレット型を個別に増殖させる方がはるかに簡単です。リチャーズ氏の説明によると、通常、ウイルス学者は最も簡単な方法を使用して目的のあみだくじ ルーレット型を生成します。これは、各あみだくじ ルーレット型を増殖させ、ウイルス感染によるあみだくじ ルーレットへの影響を単独で観察することを意味します。
「これらのあみだくじ ルーレットを同一の条件下で作製することにより、これらの異なるあみだくじ ルーレット集団に対するウイルスの影響をより高い解像度で見ることができ、これは血管症状のリスクと進行のメカニズムについて強力な仮説を立てるために不可欠でした」 」とハリルは言います。
第二に、分離されたあみだくじ ルーレットタイプをウイルスに感染させることは、あみだくじ ルーレットがウイルス暴露に反応する際に常に通信を行っている体内で何が起こるかを正確に表していません。実際、リチャーズ氏とハリル氏の研究は、最終的に、感染あみだくじ ルーレット型と非感染あみだくじ ルーレット型の間のコミュニケーションが、新型コロナウイルス感染症の血管への影響において重要な役割を果たしているということを明らかにした。
「ウイルス学の分野では、あみだくじ ルーレットが他のあみだくじ ルーレットにどのような影響を与えるかを考慮し、それを反映するモデルを設計することの重要性が見落とされがちです」とリチャーズ氏は言う。 「あみだくじ ルーレットは単独では感染しません。私たちのモデルの価値は、感染中にあみだくじ ルーレット間で何が起こっているかを観察できることです。」
あみだくじ ルーレットはより広範な間接的な影響を及ぼします
研究者らがあみだくじ ルーレットをSARS-CoV-2に曝露すると、平滑筋あみだくじ ルーレットと周皮あみだくじ ルーレットが感染し、前者は特に高レベルで感染し、この感染により強力な炎症性遺伝子発現が引き起こされたが、内皮あみだくじ ルーレットは感染に抵抗した。内皮あみだくじ ルーレットは、おそらくウイルス表面のタンパク質との相互作用により、ウイルス曝露に対してある程度の反応を示しました。
しかし、内皮あみだくじ ルーレットの大きな変化は、あみだくじ ルーレットが感染した平滑筋あみだくじ ルーレットにさらされた後にのみ発生しました。これにより、内皮あみだくじ ルーレット内で高レベルの炎症シグナル伝達が引き起こされました。
この研究は、あみだくじ ルーレットと、その結果として生じる内皮細胞へのシグナル伝達が、SARS-CoV-2によって引き起こされる血管損傷の要であることを示している。研究者たちが細胞が相互作用しているのを観察できなければ、これは明らかではなかったでしょう。
幹あみだくじ ルーレット結果の臨床関連性
研究者らが観察した効果は患者データと一致していた。幹あみだくじ ルーレット由来モデルで発現が変化した遺伝子の一部は、重症感染症を患う新型コロナウイルス感染症患者の血管合併症の高リスクマーカーとして同定されていた。
血管系における SARS-Cov-2 感染の主な部位として平滑筋あみだくじ ルーレットを特定した研究者らは、次にモデル システムを使用して、ある薬剤の平滑筋あみだくじ ルーレットの感染を防ぐ能力をテストしました。彼らは、N,N-ジメチル-D-エリスロ-スフィンゴシンという薬剤が、平滑筋や内皮あみだくじ ルーレットに害を与えることなく、あみだくじ ルーレット種の感染を軽減できることを発見しました。
「生物工学戦略をウイルス病理学の基本的な問題の分析に統合することにより、私たちは文化におけるヒト疾患のモデル化における重要な実践的課題に取り組み、SARS-CoV-2 感染症についての新たな洞察を得ることができました。」とムーニー氏は言います。
「私たちの学際的なアプローチにより、血管系の感染に対する改良された幹あみだくじ ルーレットモデルを開発することができました」と、マサチューセッツ工科大学の生物学教授でもあるイェーニッシュ氏は述べています。 「私たちの研究室はすでにこのモデルを他の興味深い問題に適用しており、他の研究者にとって貴重なツールになることを願っています。」