До COVID-19 был еще один кризис общественного здравоохранения, который привлек заголовки во всем мире: вспышка вируса Зика в 2015–16 годах, которая переросла в эпидемию, распространившись по Бразилии и Америке. Переносимый комарами вирус, пожалуй, был наиболее известен тем, что вызывает серьезные врожденные дефекты, в первую очередь микроцефалию, которая может вызывать аномально маленькую голову и недоразвитый мозг. Дети с врожденным синдромом Зика также могут испытывать судороги, проблемы со зрением и слухом, проблемы с подвижностью и многое другое.
Эти проблемы привлекли внимание Сатиша Кумара Натараджана, который в 2016 году запускал свою независимую лабораторию в Университете Небраски-Линкольн, как раз в то время, когда в Бразилии усиливалась вспышка вируса Зика. До этого момента его исследования были сосредоточены на биохимии состояния, называемого острой жировой тканью печени при беременности, или AFLP – редкого, потенциально смертельного осложнения, которое возникает в третьем триместре беременности. Натараджан была сосредоточена на том, как повреждение плаценты из-за генетической мутации у плода может вызвать AFLP и нанести вред печени беременной женщины.
Читая новые исследования вируса Зика, он отметил, что аналогичный механизм в плаценте – апоптоз или гибель клеток – может управлять передачей вируса от матери к ребенку. Когда плацента сильно повреждена, она создает очень проницаемый барьер, через который вирус легко перемещается и размножается. Это натолкнуло на мысль: что, если бы питательное соединение, которое его исследовательская группа разработала для предотвращения апоптоза при AFLP, могло бы также препятствовать передаче вируса Зика от матери к плоду?
Чтобы изучить этот вопрос, Натараджан связался с вирусологом Husker Аситом Паттнаиком, который был одним из первых исследователей в мире, разработавших инфекционный клон вируса Зика, который можно использовать для исследований. Натараджан попросил Паттнаика провести предварительное испытание, чтобы увидеть, останавливает ли питательное соединение, называемое пальмитолеатом, апоптоз, вызванный вирусом Зика. Это произошло – и этот ранний успех вызвал постоянное сотрудничество, которое исследует механизмы, с помощью которых повреждение плаценты способствует передаче вируса Зика от матери к ребенку, и какие стратегии могут помешать этому пути.
«Наша цель – разработать диетическое питательное соединение, которое предотвратит повреждение плаценты вирусом Зика и защитит плод», – сказал Натараджан, доцент кафедры питания и здравоохранения. «Если бы мы могли передать питательные вещества матери, мы потенциально могли бы предотвратить путь заражения вирусом Зика к плоду и предотвратить самые серьезные повреждения».
Статья, недавно опубликованная в Cell Death Discovery, приближает команду на шаг к достижению этой цели. В исследовании дается более подробное объяснение того, как вирус Зика вызывает апоптоз в трофобластах плаценты, клетках, которые питают эмбрион. Лучшее понимание этих молекулярных механизмов необходимо для разработки эффективной стратегии борьбы с передачей инфекции от матери ребенку. Это исследование является первым, в котором семейство белков, называемых JNK, – важных регуляторов различных клеточных событий, включая апоптоз, – рассматривается как главный фактор в повреждении трофобластов плаценты, вызванном вирусом Зика.
Перед началом исследования Натараджан выдвинула гипотезу, что вирус Зика, как и многие другие вирусы, вызывает апоптоз, воздействуя на эндоплазматический ретикулум клеток, который является клеточным компонентом, ответственным за производство, переработку и транспорт белков и липидов. Используя методы микроскопии живых клеток, он подтвердил эту теорию: когда вирус Зика атаковал трофобласты плаценты, команда наблюдала маркеры стресса эндоплазматического ретикулума.
Они также увидели доказательства апоптоза, измеренные по увеличению количества определенных белковых ферментов и морфологическим изменениям ядер клеток. Неожиданно они также наблюдали активацию так называемой «N-концевой киназы c-Jun», или JNK, передачи сигналов. JNK играет ключевую роль в гибели клеток, но до этого момента никто не определил его роль в передаче вируса Зика. Натараджан сказал, что JNK, по-видимому, вызывает не только гибель клеток, но и дополнительную нагрузку на эндоплазматический ретикулум, создавая то, что он называет «петлей активации», которая губительна для трофобластов.