Cytomegalowirus (CMV) MicroRNA Expression in vivo i korelaty unikania odporności

Choroba wywołana wirusem cytomegalii (CMV) jest ważną przyczyną zachorowalności u biorców przeszczepów narządów miąższowych. Reaktywacja wirusa, pochodzącego od dawcy lub endogennego utajonego wirusa, obejmuje złożoną serię etapów. Szereg czynników przyczynia się do reaktywacji CMV z latencji, w tym egzogennej immunosupresji, istniejącej wcześniej odporności gospodarza i rozregulowania cytokin [1,2]. Pacjenci z objawami są klasyfikowani jako chorzy na CMV, która objawia się jako zespół wirusowy (gorączka, złe samopoczucie) lub jako choroba inwazyjna tkanki, taka jak zapalenie wątroby lub zapalenie płuc. CMV może mieć również pośrednie objawy ze względu na immunomodulujące działanie replikacji wirusa, powodujące inne infekcje oportunistyczne oraz ostre i przewlekłe uszkodzenie alloprzeszczepu [2-4]. Chorobę CMV u biorców przeszczepów na ogół leczy się za pomocą skończonego cyklu dożylnej lub doustnej terapii przeciwwirusowej. Jednak ryzyko nawrotu choroby CMV szacuje się na 25-30% [5-7].

Patogeneza reaktywacji CMV, replikacji wirusa, progresji choroby i utrzymywania się wirusa jest prawdopodobnie związana z wieloma czynnikami gospodarza u pacjentów po przeszczepie, w tym stopniem i rodzajem terapii immunosupresyjnej oraz istniejącą wcześniej odpornością [8,9]. Jednak CMV jest niezwykle złożonym wirusem z dużym genomem kodującym około 200 otwartych ramek odczytu. Szereg czynników wirusowych prawdopodobnie również odgrywa rolę w określaniu ryzyka choroby CMV, ryzyka inwazji tkanek, odpowiedzi na terapię i ryzyka nawrotu po rozpoczęciu terapii. Wirus przeznacza duży procent swojej całkowitej zdolności kodowania genomu na zadania modulowania zachowania komórki gospodarza i odpowiedzi gospodarza na infekcję [8,9]. Należą do nich produkty genów CMV mające na celu ucieczkę od mechanizmów obronnych gospodarza, które są powszechnie określane jako geny unikania odporności CMV [9-11]. Niektóre z tych genów unikania odporności kodują białka, które mogą aktywnie zakłócać różne etapy szlaku ekspresji antygenu, a tym samym przyczyniać się do przetrwania wirusa pomimo aktywnej odpowiedzi immunologicznej gospodarza. Na przykład US2, US3, US6 i US11 kodują białko, którego ostatecznym efektem jest obniżenie poziomów białek MHC klasy I na powierzchni zainfekowanych komórek. Produkt genu CMV UL141 zapewnia ochronę przed zabijaniem przez szeroką gamę populacji komórek NK poprzez blokowanie powierzchniowej ekspresji ligandu CD155 aktywującego komórki NK [26]. Również ludzki CMV wykazuje ekspresję kilku homologów receptorów sprzężonych z białkiem gospodarza G (GPCR), z których najlepiej scharakteryzowany jest homolog receptora chemokin US28 [27]. Chociaż dokładne znaczenie US28 nie zostało określone, produkt białkowy może odgrywać rolę w wejściu do komórki, chemotaksji leukocytów, rozprzestrzenianiu się wirusa i unikaniu odporności [27].

MikroRNA MikroRNA to niedawno odkryte małe endogenne niekodujące RNA. Te małe RNA o długości ~22 nukleotydów są kluczowymi potranskrypcyjnymi regulatorami ekspresji genów w szerokim spektrum normalnych i nieprawidłowych procesów biologicznych, w tym obrony przeciwwirusowej, onkogenezy i rozwoju u wyższych eukariotów. Ostatnio odkryto również, że kilka genomów wirusów koduje mikroRNA. Obecne zrozumienie funkcji biologicznych mikroRNA kodowanych przez wirusy pozostaje pobieżne, a dowody pochodzą głównie z badań pojedynczych lub niewielkiego zestawu mikroRNA kodowanych przez wirusy i ich pokrewnych gospodarzy. Strategie przetrwania wirusa i strategie przeciwdziałania komórkom gospodarza poprzez miRNA pochodzenia gospodarza i wirusa oraz ich odpowiednie cele stanowią sedno interakcji wirusa gospodarza, w których pośredniczą mikroRNA. W ten sposób mikroRNA tworzą złożone połączenie między sieciami regulacyjnymi gospodarza i patogenu. Dokładne zrozumienie interakcji gospodarz-patogen za pośrednictwem mikroRNA jest niezbędne do zrozumienia podstawowych zmian patofizjologicznych związanych z infekcjami wirusowymi

MikroRNA i CMV W CMV znaleziono wiele wirusowych mikroRNA. Funkcja większości z nich jest w dużej mierze nieznana. Ostatnio częściowo wyjaśniono funkcję specyficznego mikroRNA (miR-UL-112-1) kodowanego przez CMV. Stern-Ginossar i in. wykorzystali nowe narzędzie bioinformatyczne do zidentyfikowania mRNA związanego z głównym układem zgodności tkankowej (MHC) klasy I łańcucha B (MICB) jako celu miRNA kodowanego przez CMV. MICB jest komórkowym ligandem receptora aktywującego NKG2D, który jest wyrażany na niektórych komórkach NK, komórkach T γ/δ i komórkach T CD8+. Podczas stresu komórkowego, na przykład spowodowanego infekcją wirusową, indukowany jest MICB, aktywując w ten sposób NK i limfocyty T, które mogą prowadzić do zabijania zakażonych komórek. Dlatego zablokowanie tego procesu prawdopodobnie przyniosłoby korzyści wirusowi. Stern-Ginossar i in. wykazało, że komórki zakażone CMV, które zostały zmodyfikowane tak, aby nie zawierały miR-UL112-1, były bardziej podatne na zabicie w sposób zależny od NKG2D przez komórki NKG2D. Kodowane przez CMV białko UL16 zapewnia również ochronę przed wykryciem zakażonych komórek przez komórki NK, poprzez sekwestrację MICB w środowisku wewnątrzkomórkowym i zapobieganie przedostawaniu się go na powierzchnię komórki. Nie jest jasne, dlaczego wirus ma dwa różne mechanizmy osiągania tego samego celu, zwłaszcza że blisko spokrewniony ligand NKG2D MICA jest indukowany podczas infekcji wirusowej. Członkowie mojego laboratorium i ja niedawno opisaliśmy2 inną funkcję tego samego miRNA. Udana, trwała infekcja zależy od utrzymania żywotności komórek pomimo produkcji toksycznych białek wirusowych. Jednym ze sposobów, w jaki CMV może ograniczyć produkcję białek wirusowych, jest ograniczenie replikacji wirusa. Zaobserwowaliśmy, że miR-UL112-1 zmniejsza ekspresję genów CMV zaangażowanych w jego własny proces replikacji, częściowo poprzez celowanie w wirusowe mRNA (kodujące białko zwane natychmiastowym wczesnym 72), które reguluje transkrypcję genów wirusowych wymaganych do ostrej replikacji .