Bakgrunn
Innhyllede virus som SARS-CoV-2 får lipidkonvolutten deres fra vertscellemembranen, og modifiserer den med deres egne kappeproteiner, som blir glykosylert i vertens Golgi-apparat. Disse tilfestede sukkergruppene fungerer som et skjold som beskytter viruset mot visse aspekter av vertsimmunsystemet - for eksempel kan nye glykosyleringsseter dekke epitoper som verten tidligere har generert antistoffer mot. Dermed er endringer i glykosylering en viktig del av virusevolusjon.
Immunsystemet er i stand til å gjenkjenne sukkergrupper via ulike reseptorfamilier. Den største av disse familiene er C-type lektinreseptorer (CLR), «pattern-recognition»-reseptorer som brukes av cellene i det medfødte immunsystemet for gjenkjennelse av patogener. Selv om glykosyleringen skjer i vertens Golgi-apparat og dermed burde oppfattes som "selv", kan glykosylering av virus allikevel gjenkjennes av CLR. Dette tyder på at virusinfeksjon kan endre glykosyleringsprosessen, slik at denne endrede glykosyleringen kan varsle immunforsvaret.
CLR-engasjement kan føre til sekresjon av inflammatoriske cytokiner. Dette kan være problematisk hvis signalet er for sterkt, fordi det kan føre til overdreven cytokinsekresjon og patogenesen forbundet med dette kan være dødelig. CLR har tidligere vært vist å bidra til cytokinproduksjon som følge av infeksjoner med ulike virus inkludert influensavirus og koronaviruset som forårsaker MERS. Blokkering eller nedregulering av reseptorene kan redusere dødeligheten i musemodeller av infeksjon.
Problemstilling
Selv om det er mye diskusjon om, og mye forskning på utviklingen av en vaksine mot SARS‑CoV‑2, er det langt fra gitt at dette går an. Foreløpig er det ingen effektive vaksiner mot virus i familien Coronaviridae. Det er derfor viktig å vurdere andre former for terapi for COVID‑19-sykdommen. Hovedmålet må være å redusere sykdomsdødeligheten, som virker å være et resultat av en overdreven immunrespons.
Siden CLR er viktige for cytokinproduksjonen sett ved sykdom forårsaket av andre innhyllede virus (til og med andre koronavirus) er det høyst sannsynlig at CLR også bidrar til cytokin-stormen sett hos pasienter med alvorlig COVID‑19-sykdom.
Mål og metode
Prosjektet har følgende mål:
- bestemme hvilke CLR som er aktivert ved binding av SARS-CoV-2
- bestemme utfallet av virusformidlet aktivering av de relevante CLR på makrofager og dendrittiske celler
- identifisere forbindelser som kan forstyrre CLR:SARS-CoV-2-interaksjonen. Slike forbindelser kan ha terapeutisk potensiale for å redusere dødeligheten ved COVID-19-sykdom
Vi skal bruke to distinkte isolater av SARS-CoV-2 og avanserte celle- og molekylærbiologi-teknikker for å identifisere relevante reseptorer og blokkeringsmidler. Følgende metoder brukes:
- generell cellebiologi: celledyrkning, transfeksjoner, siRNA-formidlet gen-nedregulering
- dyrkning og differensiering av monocytt-cellelinjer
- stimulering av CLR-ligand-reporterceller som aktiveres ved binding av virus til CLR
- cytokinmåling
- flowcytometri
- generell molekylærbiologi: PCR, kloning, plasmidkonstruksjon
- screening av kjemiske biblioteker
- screening av peptid-fagdisplay-biblioteker
Studentens arbeidsoppgaver
- generere CLR-reporterkonstrukter og reportercellelinjer
- screene reportercellelinjer for aktivering ved eksponering for SARS-CoV-2
- transfektere THP1-celler for å uttrykke / nedregulere relevante CLR
- differensiere THP-1 til makrofager eller dendrittiske celler, og stimulere disse cellene med virus
- måle cytokinproduksjon etter eksponering av celler for SARS-CoV-2 (ved bruk av ELISA / Luminex-teknologi)
- måle reseptorruttrykk på celleoverflaten ved bruk av flowcytometri
- screene fagdisplay-biblioteker for identifikasjon av CLR-bindende fag og bruke disse til blokkering av interaksjonen mellom CLR og virus
- screene kjemiske biblioteker for identifikasjon av forbindelser som blokkerer CLR-virus interaksjon eller reduserer cytokinproduksjon
Om forskningsmiljøet
Gruppen består per i dag av én stipendiat, og to ingeniører. Vi inngår i et felles immunbiologisk miljø sammen med gruppene til Andreas Lossius, Anne Spurkland og Erik Dissen, som har flere stipendiater og forskerlinjestudenter. Vi har tett kontakt og felles møter med de andre gruppene. En del av dette prosjektet skal utgjøres ved avdeling for mikrobiologi, Rikshospitalet i samarbeid med Mari Kaarbø, og hun skal være medveileder på prosjektet. Vi har også et samarbeid med Geir Åge Løset (IBV og Nextera) som har laget fagdisplay-bibliotekene som skal brukes i prosjektet.