Penelitian Meneliti Peran Sitokin Selama Infeksi SARS-CoV-2 Pada Kera Rhesus

Read Also

Dalam penelitian terbaru yang diposting ke preprint server bioRxiv*, para peneliti di Amerika Serikat menilai peran dua sitokin, interferon-gamma (IFN-γ) dan interleukin-10 (IL-10), dalam mengatur respons sel imun dan peradangan secara dini selama infeksi severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) pada kera rhesus.

Latar belakang

Sementara IFNγ adalah sitokin pro-inflamasi, dan IL-10 adalah sitokin anti-inflamasi. Kedua jalur berbeda ini menentukan keseimbangan peradangan dan replikasi SARS-CoV-2 pada awal penyakit coronavirus 2019 (COVID-19) atau selama fase awal. Namun, penelitian hampir tidak menyelidiki signifikansi sitokin ini selama infeksi SARS-CoV-2.

Tentang studi

Dalam penelitian ini, para peneliti menggunakan model non-human primate (NPH) untuk mengukur perubahan peradangan paru-paru, replikasi virus, dan respons imun seluler terhadap SARS-CoV-2 setelah memblokir jalur sitokin. Penelitian ini memiliki titik akhir yang telah ditentukan sebelumnya antara hari ke 28 dan 35 pasca infeksi.

Tim membuat tiga kelompok perlakuan, masing-masing terdiri dari lima kera rhesus jantan berusia 2,5 hingga lima tahun dengan berat 3,5 hingga lima kilogram. Mereka menginfeksi hewan uji dengan SARS-CoV-2 dalam lima gelombang, dengan setiap gelombang infeksi menginfeksi satu hewan per kelompok perlakuan (total tiga).

Para peneliti menggunakan HEK-Blue^TM reporter cell lines untuk mengukur pensinyalan IL-10 dan IFNγ in vitro. Reaksi perubahan warna menunjukkan besarnya sinyal sitokin, yang diukur tim menggunakan spektrofotometer pada 650 nanometer. Mereka menggunakan f-fluorodeoxyglucose (FDG)-positron emission tomography (PET)/computerized tomography (CT) untuk mencitrakan daerah dada kera yang terinfeksi. Mereka mengidentifikasi volume of interest (VOI) atau lesi pada setiap pemindaian dada yang dilakukan pada hari ke-2 atau ke-6, yang mereka transfer ke gambar PET/CT yang selaras untuk menilai perubahan volume lesi atau pengambilan FDG.

Selama nekropsi hewan, tim menangani lesi yang tampak berlanjut di PET/CT tetapi dihasilkan dari peradangan di lebih dari satu lobus paru secara terpisah. Selain itu, mereka memindai perut bagian atas, termasuk limpa dan usus besar melintang, serta kepala dan leher. Ini membantu mereka menentukan penyerapan FDG ^(18F) di amandel dan turbinat hidung.

Akhirnya, para peneliti memanen paru-paru dan saluran udara yang terpasang, turbinat hidung, kelenjar ludah, amandel, limpa, jaringan, dan kelenjar getah bening dari hewan yang di-eutanasia. Di paru-paru, mereka menilai lokalisasi parenkim sel T, sedangkan mereka menggunakan jaringan kelenjar getah bening untuk isolasi ribonucleic acid (RNA), analisis histologis, dan persiapan single-cell dengan flow cytometry.

Temuan studi

Meskipun blokade IFNγ mengurangi pembentukan pusat germinal di kelenjar getah bening reaktif, itu memiliki sedikit atau tidak berpengaruh pada fitur respons sel B atau T. Para peneliti tidak mengevaluasi kemungkinan dampak IFNγ pada fungsi sel myeloid, bahkan jika ada. Namun, mereka menemukan beberapa efek menarik dari IL-10 pada respons sel T spesifik SARS-CoV-2.

Peradangan paru-paru yang diinduksi SARS-CoV-2 meningkat dengan blokade IL-10 dan menurun dengan blokade IFNγ.

Pertama, IL-10 menghambat besarnya respons sel T spesifik virus dalam sirkulasi, saluran udara bagian bawah, dan kelenjar getah bening paru. Menganalisis ekspresi penanda proliferasi gen Ki-67 menegaskan bahwa IL-10 tidak memperpanjang siklus sel T spesifik virus tetapi memediasi mereka selama ledakan klon awal. Kedua, IL-10 mempromosikan tingkat di mana sel T spesifik SARS-CoV2 berdiferensiasi menjadi sel tissue-resident memory T (T_RM) pada permukaan mukosa saluran udara bagian bawah, kemungkinan dengan memicu monosit untuk meningkatkan produksi tumor necrosis factor beta (TGFβ) yang pada gilirannya, mempromosikan fenotipe sel TRM.

Anehnya, kera rhesus tidak menunjukkan respons sel T spesifik SARS-CoV-2 di mukosa hidung. Faktanya, blokade IL-10 mengurangi jumlah sel TRM di mukosa hidung mereka. Namun, penelitian pada tikus telah mendeteksi sel TRM spesifik SARS-CoV-2 di mukosa hidung. Data penelitian menunjukkan kemungkinan bahwa peningkatan IFΝγ dapat menyebabkan peningkatan kontrol replikasi SARS-CoV-2. Demikian juga, memberikan IL-10 eksogen pada saat vaksinasi mukosa dapat mendorong pembentukan sel T memori yang tinggal di jaringan. Dengan kata lain, data penelitian mungkin memiliki implikasi untuk menargetkan sitokin ini sebagai adjuvant untuk vaksinasi COVID-19. Para penulis memperingatkan bahwa hasil penelitian terbatas pada pengaturan COVID-19 ringan, dan IFNγ dan IL-10 mungkin memiliki peran fungsional yang berbeda selama COVID-19 parah. Studi di masa depan menggunakan model NHP dari pneumonia COVID-19 dapat menjelaskan mekanisme seluler dan molekuler dari kerusakan paru-paru yang dimediasi kekebalan.

IFNγ dan IL-10 tidak diperlukan untuk menekan replikasi SARS-CoV-2.

Sel B dan antibodi sedikit terpengaruh oleh blokade IL-10 dan IFNγ.

Blokade IL-10 meningkatkan respons sel T spesifik SARS-CoV-2 dalam darah dan cairan BAL.

Blokade IL-10 merusak diferensiasi sel TRM spesifik SARS-CoV-2 di saluran udara bagian bawah.

Blokade IL-10 tidak menyelamatkan kurangnya respons sel T spesifik SARS-CoV-2 di mukosa hidung dan mengikis sel TRM hidung yang sudah ada sebelumnya.

Kesimpulan

Hasil penelitian menunjukkan bahwa kedua sitokin, IFNγ dan IL-10, tidak berperan penting dalam mengendalikan replikasi SARS-CoV-2 pada model kera rhesus. Blokade IFNγ menurunkan peradangan paru sampai batas tertentu tetapi tidak berdampak pada limfosit bawaan, antibodi penetralisir, atau sel T spesifik antigen. Di sisi lain, blokade IL-10 secara sementara meningkatkan peradangan paru-paru, menekan akumulasi sel T spesifik SARS-CoV-2 di saluran udara bagian bawah, dan mempromosikan TRM pada permukaan mukosa pernapasan. Karena sitokin ini tidak secara substansial mempengaruhi viral load, infeksi SARS-CoV-2 pada semua hewan uji akhirnya teratasi.

*Pemberitahuan Penting

bioRxiv menerbitkan laporan ilmiah awal yang tidak ditinjau oleh rekan sejawat dan, oleh karena itu, tidak boleh dianggap sebagai konklusif, memandu praktik klinis/perilaku yang berhubungan dengan kesehatan, atau diperlakukan sebagai informasi yang mapan.

Journal reference:

IL-10 suppresses T cell expansion while promoting tissue-resident memory cell formation during SARS-CoV-2 infection in rhesus macaques, Christine E. Nelson, Taylor W. Foreman, Keith D. Kauffman, Shunsuke Sakai, Joel D. Fleegle, Felipe Gomez, NIAID/DIR Tuberculosis Imaging Program, Cyril Le Nouen, Xueqiao Liu, Tracey L. Burdette, Nicole L. Garza, Bernard A. P. Lafont, Kelsie Brooks, Cecilia S. Lindestam Arlehamn, Daniela Weiskopf, Alessandro Sette, Heather D. Hickman, Ursula J. Buchhholz, Reed F. Johnson, Jason M. Brenchley, Laura E. Via, Daniel L. Barber, bioRxiv pre-print 2022, DOI: https://doi.org/10.1101/2022.09.13.507852, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.13.507852v1