Сравнительный анализ клеточного тропизма, кинетики репликации и повреждения клеток SARS-CoV-2 и SARS-CoV: значение для клинических проявлений, передачи инфекции и лабораторных исследований COVID-19 — наблюдательное исследование

Введение: О выделении коронавируса тяжёлого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2) в Китае сообщили в январе 2020 года. SARS-CoV-2 эффективно передаётся от человека к человеку и за 2 месяца стал причиной более 82 000 лабораторно подтверждённых случаев коронавирусной инфекции 2019 года (COVID-19) и 2800 смертей в 46 странах. Общее число случаев заболевания и смертей превысило показатели, зарегистрированные при эпидемии коронавируса тяжёлого острого респираторного синдрома 2003 года (SARS-CoV). Хотя COVID-19 и тяжёлый острый респираторный синдром (ТОРС) проявляются пневмонией, для COVID-19 характерны, по-видимому, более эффективная передача инфекции, меньшее число случаев диареи, более выраженная спутанность сознания и более низкая летальность. Однако особенности взаимодействия вируса и хозяина, обусловливающие эти различия в передаче инфекции и клинических проявлениях COVID-19, остаются неизвестными.

Методы: Мы систематически изучали восприимчивость клеток, видовой тропизм, кинетику репликации и повреждение клеток при инфицировании SARS-CoV-2 и сопоставляли полученные данные с результатами для SARS-CoV. Репликацию SARS-CoV-2 и SARS-CoV в различных клеточных линиях сравнивали с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Для сравнения площади под кривой репликации SARS-CoV-2 и SARS-CoV в клетках Calu3 (лёгочного происхождения) и Caco2 (кишечного происхождения) использовали t-критерий Стьюдента. Повреждение клеток, вызванное SARS-CoV-2 и SARS-CoV, анализировали с помощью однофакторного дисперсионного анализа.

Результаты: SARS-CoV-2 инфицировал клетки Caco2 и Calu3 человека и реплицировался в них на сопоставимом уровне в течение 120 ч (p=0,52). Напротив, при одинаковой множественности заражения SARS-CoV инфицировал клетки Caco2 и реплицировался в них эффективнее, чем в клетках Calu3 (p=0,0098). SARS-CoV-2, но не SARS-CoV, умеренно реплицировался в клетках U251 нейронального происхождения (p=0,036). Что касается клеточного тропизма у животных разных видов, оба вируса реплицировались в клетках нечеловекообразных приматов, кошек, кроликов и свиней. SARS-CoV, но не SARS-CoV-2, инфицировал клетки почки летучей мыши Rhinolophus sinicus и реплицировался в них. В клетках нечеловекообразных приматов SARS-CoV-2 стабильно вызывал значительно более позднее и менее выраженное повреждение клеток, чем SARS-CoV (VeroE6, p=0,016; FRhK4, p=0,0004).

Выводы: Насколько нам известно, это первое количественное исследование тропизма, кинетики репликации и повреждения клеток при инфицировании SARS-CoV-2. Полученные данные позволяют по-новому объяснить меньшую частоту диареи, более лёгкое течение заболевания и более низкую летальность при COVID-19, а также особенности патогенеза и высокой передачи SARS-CoV-2 по сравнению с SARS-CoV.

Финансирование: May Tam Mak Mei Yin, The Shaw Foundation Hong Kong, Richard Yu and Carol Yu, Michael Seak-Kan Tong, Respiratory Viral Research Foundation, Hui Ming, Hui Hoy and Chow Sin Lan Charity Fund, Chan Yin Chuen Memorial Charitable Foundation, Marina Man-Wai Lee, The Hong Kong Hainan Commercial Association South China Microbiology Research Fund, The Jessie & George Ho Charitable Foundation, Perfect Shape Medical, The Consultancy Service for Enhancing Laboratory Surveillance of Emerging Infectious Diseases and Research Capability on Antimicrobial Resistance for the Department of Health of the Hong Kong Special Administrative Region Government, The Theme-Based Research Scheme of the Research Grants Council, Sanming Project of Medicine in Shenzhen и The High Level-Hospital Program, Health Commission of Guangdong Province, China.