ไวรัสพิษสุนัขบ้าเคลื่อนผ่านเซลล์ประสาทอย่างไร และหยุดได้อย่างไร

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 20 กรกฎาคมในวารสารPLoS Pathogensนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันเปิดเผยว่าไวรัสโรคพิษสุนัขบ้ามีการเคลื่อนไหวที่แตกต่างจากไวรัสที่บุกรุกเซลล์ประสาทอื่นๆ และเส้นทางของมันสามารถขัดขวางได้ด้วยยาที่ใช้กันทั่วไปในการรักษาโรคบิดจากเชื้ออะมีบิก ไวรัสส่วนใหญ่จะติดเชื้อในระบบประสาทโดยบังเอิญเมื่อระบบภูมิคุ้มกันถูกทำลายเท่านั้น แต่ไวรัส "neurotropic" บางตัวได้พัฒนาเพื่อกำหนดเป้าหมายเซลล์ประสาทซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรการติดเชื้อตามปกติ ตัวอย่างเช่น ไวรัสโรคพิษสุนัขบ้าแพร่เชื้อเมื่อสัตว์ที่ติดเชื้อกัดเข้ากล้ามเนื้อของเจ้าบ้าน จากนั้นจะกระจายเข้าสู่ส่วนปลายของเซลล์ประสาทสั่งการซึ่งกระตุ้นกล้ามเนื้อและเดินทางตามเส้นใยแอกซอนยาวของเซลล์ประสาทไปยังร่างกายของเซลล์ประสาท จากจุดนั้น ไวรัสสามารถแพร่กระจายไปทั่วระบบประสาทส่วนกลางและเข้าสู่ต่อมน้ำลาย ซึ่งมันสามารถแพร่เชื้อไปยังโฮสต์อื่นได้อย่างง่ายดาย แม้ว่าการติดเชื้อโรคพิษสุนัขบ้าในคนจะพบได้ยากในสหรัฐอเมริกา แต่ไวรัสดังกล่าวคร่าชีวิตผู้คนทั่วโลกไปกว่า 17,000 คนในปี 2558 ไวรัสอัลฟ่าเริม เช่น ไวรัสเริมยังเข้าสู่ขั้วประสาทส่วนปลายและเคลื่อนที่ไปตามแอกซอนไปยังตัวเซลล์ประสาท ซึ่งพวกมันสามารถอยู่เฉยๆ ไปตลอดชีวิตของโฮสต์ Lynn Enquist ศาสตราจารย์ Henry L. Hillman แห่ง Princeton สาขา Molecular Biology ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาระดับโมเลกุลและ Princeton Neuroscience Institute และผู้เขียนอาวุโสของการศึกษา "อนุภาคของไวรัสต้องมีส่วนร่วมกับเครื่องจักรนี้เพื่อการขนส่งที่มีประสิทธิภาพในแอกซอน มิฉะนั้น การติดเชื้อจะไม่สามารถเริ่มต้นได้" ก่อนหน้านี้ Enquist และเพื่อนร่วมงานพบว่า alpha herpesviruses มีส่วนร่วมกับกลไกการขนส่งของเซลล์ประสาทโดยกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนที่ขั้วประสาทที่ติดเชื้อ การขนส่งไวรัสไปยังร่างกายของเซลล์จึงสามารถถูกขัดขวางโดยยาที่ยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน เช่นเดียวกับโปรตีนต้านไวรัสระดับเซลล์ที่เรียกว่าอินเตอร์เฟอรอน ในการศึกษาปัจจุบัน Enquist และเพื่อนร่วมงานได้ตรวจสอบว่าไวรัส โรคพิษสุนัขบ้า เกี่ยวข้องกับเครื่องจักรขนส่งเซลล์ประสาทอย่างไร นักวิจัยติดเชื้อเซลล์ประสาทด้วยไวรัสสายพันธุ์รุนแรงที่ติดแท็กด้วยโปรตีนเรืองแสงสีแดง ทำให้นักวิจัยสามารถสังเกตการขนส่งของไวรัสได้แบบเรียลไทม์ด้วยกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงเซลล์ที่มีชีวิต การศึกษานี้นำโดย Margaret MacGibeny ซึ่งได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิต ในปี 2018 และผู้ร่วมทุนวิจัย Orkide Koyuncu ที่ Princeton ด้วยผลงานจากผู้ร่วมวิจัย Christoph Wirblich และ Matthias Schnell ศาสตราจารย์และประธานสาขาจุลชีววิทยาและภูมิคุ้มกันวิทยาที่ Thomas Jefferson University ในทางตรงกันข้ามกับการติดเชื้อไวรัสอัลฟ่า เฮอร์ปีส์ ทีมวิจัยพบว่าอินเตอร์ฟีรอนไม่มีผลต่อการขนส่งไวรัสพิษสุนัขบ้า อาจเป็นเพราะไวรัสพิษสุนัขบ้าจะซ่อนตัวอยู่ภายในโครงสร้างเซลล์ที่เรียกว่าเอนโดโซมจนกว่าจะถึงเซลล์ประสาท จนกระทั่งถึงเซลล์ประสาท MacGibeny กล่าวว่า "เราไม่สามารถตรวจจับการสังเคราะห์โปรตีนที่เพิ่มขึ้นในแอกซอนจากการติดเชื้อไวรัสพิษสุนัขบ้าได้ "แต่ที่ทำให้เราประหลาดใจคือ เราเห็นว่าสารยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนที่เรียกว่าอีมีทีนขัดขวางการขนส่งไวรัสโรคพิษสุนัขบ้าไปยังเซลล์ของร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพ" Emetine ไม่มีผลต่อการขนส่งเอนโดโซมที่ปราศจากไวรัสพิษสุนัขบ้า แต่เอ็นโดโซมที่มีไวรัสนั้นถูกทำให้เคลื่อนที่ไม่ได้อย่างสมบูรณ์ หรือเคลื่อนที่ได้ในระยะสั้นๆ ด้วยความเร็วที่ช้ากว่าปกติเท่านั้น สารยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีนอื่น ๆ ไม่ได้ปิดกั้นการขนส่งไวรัสพิษสุนัขบ้า อย่างไรก็ตาม บ่งชี้ว่าอีมีทีนทำงานโดยการยับยั้งกระบวนการต่าง ๆ ในเซลล์ประสาทที่ติดเชื้อ Koyuncu กล่าวว่า "Emetine ถูกนำมาใช้ในการรักษาโรคบิดที่มีเชื้ออะมีบิก "ในห้องปฏิบัติการมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน แต่มีรายงานล่าสุดระบุว่า emetine มีฤทธิ์ต้านไวรัสที่ไม่ขึ้นอยู่กับการยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่ายานี้สามารถยับยั้งการบุกรุกของไวรัสพิษสุนัขบ้าในระบบประสาทผ่านทาง กลไกใหม่ที่ไม่เคยมีรายงานมาก่อน" ศาสตราจารย์ Glenn Rall ผู้เชี่ยวชาญด้านการติดเชื้อไวรัส neurotropic ที่ศูนย์มะเร็ง Fox Chase กล่าว ไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษา "การเปิดเผยความผันแปรในการขนส่งแอกซอนของไวรัสนิวโรโทรปิก ควบคู่ไปกับข้อมูลเชิงลึกที่น่าสนใจเกี่ยวกับบทบาทใหม่ของยาที่เป็นที่รู้จัก มีผลทั้งทางกลไกและทางคลินิกสำหรับการติดเชื้อที่คุกคามชีวิตเหล่านี้ "ขั้นตอนต่อไปของเราคือการหาว่าอีมีทีนขัดขวางการขนส่งไวรัสพิษสุนัขบ้าในแอกซอนอย่างไร" Enquist กล่าว "มันยับยั้งเส้นทางการส่งสัญญาณของเซลล์หลังจากการเข้ามาของไวรัสพิษสุนัขบ้าหรือไม่ หรือขัดขวางการรับโปรตีนของมอเตอร์ไปยังเอนโดโซมที่มีไวรัสโดยตรงหรือไม่"