Ao realizar triagens genéticas funcionais em todo o genoma, os pesquisadores na Bélgica identificaram fatores do hospedeiro que são necessários para a infecção por SARS-CoV-2, bem como outros que são compartilhados por vários coronavírus. Esses fatores poderiam ser usados para desenvolver drogas para tratar a infecção por SARS-CoV-2 ou mesmo surtos de coronavírus zoonóticos futuros.
Em um estudo publicado na segunda-feira na Nature Genetics, pesquisadores da KU Leuven descreveram o uso de telas genéticas de SARS-CoV-2 e coronavírus humano (HCoV) 229E, que podem causar doenças respiratórias superiores leves. Essas triagens revelaram fatores específicos de vírus e também fatores de hospedeiros compartilhados, incluindo TMEM41B e PI3K tipo 3. Os pesquisadores também descobriram que o SARS-CoV-2 requer a proteína lisossomal TMEM106B para infectar linhas de células humanas e células pulmonares primárias.
Especificamente, a superexpressão de TMEM106B aumentou a infecção por SARS-CoV-2, bem como a infecção por pseudovírus, o que sugeriu que ele desempenha um papel na entrada viral. Além disso, quando os pesquisadores realizaram o sequenciamento de RNA de célula única de células das vias aéreas de pacientes com COVID-19, eles descobriram que a expressão de TMEM106B estava correlacionada com a infecção de SARS-CoV-2.
“A proteína lisossomal TMEM106B é um fator hospedeiro crucial que apóia a infecção por SARS-CoV-2. Mostramos que o vírus requer essa proteína para a infecção de várias linhas de células humanas e descobrimos que TMEM106B provavelmente desempenha um papel na fase de entrada do ciclo de vida viral “, disse o primeiro autor Jim Baggen, um pesquisador de pós-doutorado no grupo de Dirk Daelemans na KU Leuven, em um e-mail. “O papel essencial de TMEM106B na infecção por SARS-CoV-2 torna esta proteína um alvo potencial interessante para drogas antivirais. Embora inibidores de pequenas moléculas de TMEM106B ainda não existam, o desenvolvimento de tais inibidores pode levar a drogas que sirvam como tratamento para COVID -19. ”
Os pesquisadores começaram realizando uma série de triagens genéticas baseadas em CRISPR em todo o genoma para identificar os fatores do hospedeiro necessários para a infecção por SARS-CoV-2 e HCoV-229E. Eles identificaram a PI3K tipo 3 como um fator hospedeiro comum para SARS-CoV-2, HCoV-229E e outro dos chamados HCoVs do resfriado comum, OC43. Além disso, uma triagem de SARS-CoV-2 de alto rigor identificou um gene significativamente enriquecido, TMEM106B, que codifica uma proteína mal caracterizada que está envolvida na função do lisossoma e implicada em distúrbios neurodegenerativos. Em uma tela de validação, o nocaute de TMEM106B conferiu a resistência mais forte ao SARS-CoV-2, e uma resistência significativa foi observada para dois sgRNAs testados individualmente visando PIK3C3, TMEM41B, EXT1, OSBPL9 ou TMEM30A.
No geral, disseram os pesquisadores, os resultados demonstraram que a infecção por SARS-CoV-2 requer TMEM106B, bem como genes envolvidos na síntese de sulfato de heparano (EXT1), autofagia (PIK3C3 e TMEM41B) e transporte de lipídios (OSBPL9 e TMEM30A). PI3K tipo 3 é um alvo anti-coronavírus comum, que pode ser drogado.
PIK3C3 codifica a subunidade catalítica do complexo PI3K, que desempenha um papel em processos como o tráfego endocítico e a iniciação e maturação de autofagossomos. Como os inibidores que visam diretamente essa proteína já estão disponíveis, eles testaram a atividade dos inibidores estruturalmente distintos VPS34-IN1, VPS34-IN2, SAR405 e autofinibe contra diferentes coronavírus e descobriram que os inibidores PI3K tipo 3 mostraram atividade antiviral contra SARS-CoV-2 bem como HCoV-229E e HCoV-OC43.
Em um experimento de acompanhamento, os pesquisadores investigaram ainda mais o efeito do nocaute TMEM106B na infecção por SARS-CoV-2 em várias linhas de células humanas. Derrubar o gene nas células do fígado evitou os efeitos citopáticos induzidos pela SARS-CoV-2 e reduziu a replicação do vírus. A complementação subsequente com cDNA de TMEM106B resistente a sgRNA restaurou o efeito citopático e a infectividade, confirmando a especificidade do nocaute de TMEM106B, eles disseram. Isso foi confirmado em linhas celulares derivadas de pulmão e células epiteliais brônquicas humanas primárias, mas os pesquisadores notaram que a produção de HCoV-229E não foi afetada nessas células, confirmando a natureza essencial de TMEM106B especificamente para infecção por SARS-CoV-2.
O surgimento de múltiplas variantes do SARS-CoV-2, como a Variante VOC202012 / 01 (também conhecida como linhagem B.1.1.7 ou a variante do Reino Unido), exigirá mais estudos para estabelecer se eles ainda precisam de TMEM106B e outros fatores do hospedeiro, o pesquisadores observaram. Com exceção da deleção de pico HV69-70, eles disseram, a variante do Reino Unido contém pelo menos 24 mutações diferentes que estão ausentes nas cepas que usaram neste estudo.
“Nosso manuscrito mostra que TMEM106B suporta infecção com pelo menos duas cepas diferentes de SARS-CoV-2, bem como SARS-CoV, o agente causador de surtos de SARS em 2003”, disse Baggen. “No momento, estamos investigando se cepas adicionais de SARS-CoV-2 (como as variantes de interesse) também dependem de TMEM106B para infecção. Pesquisas futuras devem estabelecer se TMEM106B é um fator de hospedeiro conservado entre vírus pertencentes à mesma espécie ou gênero que o SARS -CoV-2. Nesse caso, os inibidores de TMEM106B podem ser potencialmente usados para combater futuros surtos de novos coronavírus patogênicos pertencentes a esses grupos. ”
Ele e seus colegas também acrescentaram que sua análise de scRNA-seq de células das vias aéreas de pacientes com COVID-19 mostrou níveis mais elevados de expressão de TMEM106B no epitélio das vias aéreas de indivíduos infectados em comparação com controles não infectados, o que pode sugerir que a alta expressão de TMEM106B aumenta a suscetibilidade ao SARS-CoV -2, causando maiores taxas de infecção. Isso estaria de acordo com os dados in vitro dos pesquisadores, mostrando aumento da infectividade com a superexpressão de TMEM106B. Eles também observaram que pode ser benéfico estudar se TMEM106B pode servir como biomarcador prognóstico para a gravidade de COVID-19.
Publicado em 09/03/2021 08h50
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