Одни зараженные вирусом клетки запускают собственную гибель и тем самым могут ограничивать распространение инфекции, а другие остаются живыми достаточно долго, чтобы вирус успел использовать их для размножения. Исследователь из Virginia Tech получил пятилетний грант Национальных институтов здравоохранения США на изучение механизмов, которые определяют этот выбор. Работа может помочь лучше понять противовирусную защиту и усовершенствовать применение онколитических вирусов против опухолей.
Исследователь Джеймс Вегер-Лукарелли (James Weger-Lucarelli), доцент кафедры биомедицинских наук и патобиологии Вирджинско-Мэрилендского колледжа ветеринарной медицины, получил грант в размере 2,01 млн долларов от Национального института общих медицинских наук США.
Вирджинский политехнический институт и университет штата (Virginia Tech) сообщил о финансировании 20 августа 2026 года.
Исследователи изучат «решение» клетки о собственной гибели
Когда вирус проникает в клетку, между возбудителем и организмом-хозяином начинается сложное взаимодействие. Клетка может активировать регулируемую клеточную гибель — генетически контролируемый процесс, который способен ограничить размножение вируса и его распространение в окружающие ткани.
Однако вирусы в ходе эволюции приобрели механизмы, позволяющие вмешиваться в эти защитные реакции. Они могут подавлять одни пути клеточной гибели или, напротив, использовать другие в собственных интересах.
Именно этот баланс собирается изучать группа Джеймса Вегера-Лукарелли.
Исследователей интересует не только то, почему зараженная клетка погибает или выживает, но и какие сигналы она передает окружающим клеткам. При повреждении и гибели клетки могут выделять молекулы, предупреждающие соседние клетки и иммунную систему об опасности.
В некоторых случаях такая сигнализация усиливает защиту ткани. Но вирус также может изменить ее таким образом, что реакция организма перестанет быть эффективной или даже создаст условия для дальнейшего распространения инфекции.
Грант дает лаборатории больше свободы в выборе экспериментов
Финансирование предоставлено в рамках программы Maximizing Investigators’ Research Award (MIRA) по механизму R35.
В отличие от многих грантов, выделяемых на строго определенный исследовательский проект, MIRA финансирует более широкую научную программу конкретного исследователя.
Национальный институт общих медицинских наук США указывает, что такие гранты обычно предоставляются на пять лет и должны обеспечивать лабораториям большую стабильность и свободу в изучении новых направлений, возникающих по ходу работы.
По словам Джеймса Вегера-Лукарелли, традиционный грант R01 обычно требует значительно подробнее описать конкретные эксперименты заранее. MIRA позволяет исследовательской группе быть более гибкой и развивать неожиданные результаты, если они соответствуют общей научной задаче.
3D-модели показали совсем другую картину инфекции
Одна из основных частей проекта связана с переходом от традиционных двумерных клеточных культур к трехмерным моделям тканей.
В обычном лабораторном эксперименте клетки часто выращивают плоским слоем на поверхности питательной среды. Такой подход удобен, но плохо воспроизводит сложную архитектуру настоящей ткани, где клетки разных типов взаимодействуют друг с другом и находятся в пространственном окружении.
В лаборатории Джеймса Вегера-Лукарелли различия между двумя моделями оказались существенными.
По данным Virginia Tech, в двумерных культурах исследуемые вирусы уничтожали клетки примерно за два дня. В трехмерных моделях при сопоставимых условиях клетки могли оставаться живыми неделю и дольше.
Такой результат показывает, что пространственная организация ткани и взаимодействие между несколькими типами клеток могут значительно менять течение вирусной инфекции и реакцию на нее.
По словам исследователя, при использовании только двумерной культуры это различие могло остаться незамеченным.
В центре внимания будут регулируемая гибель клеток и сигналы опасности
Описание проекта Virginia Tech указывает, что ученые планируют изучать, как факторы вируса и организма-хозяина влияют на регулируемую клеточную гибель и размножение вирусов в трехмерных многоклеточных моделях.
Отдельное внимание будет уделено внеклеточным сигналам опасности. Это молекулы, которые высвобождаются поврежденными или погибающими клетками и способны менять поведение соседних клеток и иммунной системы.
Для организма такие сигналы могут быть способом быстро сообщить о повреждении ткани. Однако результат зависит от типа инфекции, пути клеточной гибели и способности конкретного вируса вмешиваться в иммунные реакции.
Исследовательская программа включает изучение вируса леса Семлики и вируса Зика. Они относятся к различным группам РНК-содержащих вирусов и позволяют сравнивать, насколько общими или специфичными являются механизмы взаимодействия между вирусами и путями клеточной гибели.
Те же механизмы могут быть важны для онколитической виротерапии
Работа связана и с другим направлением исследований группы — использованием вирусов для уничтожения опухолевых клеток.
Джеймс Вегер-Лукарелли сотрудничает с исследователем Сами Ламуем (Samy Y. Lamouille) из Фралинского биомедицинского исследовательского института при Virginia Tech. Ученые изучают онколитические вирусы как потенциальный способ лечения глиобластомы.
Онколитическими называют вирусы, которые используются или модифицируются таким образом, чтобы преимущественно заражать и уничтожать опухолевые клетки. Помимо непосредственного разрушения раковых клеток, такая терапия может привлекать к опухоли иммунную систему.
Для подобных подходов принципиально важно понимать, каким именно способом погибает инфицированная опухолевая клетка. Различные варианты клеточной гибели могут по-разному влиять на воспаление, иммунный ответ и дальнейшее распространение вируса внутри опухоли.
Поэтому фундаментальное изучение «решения» инфицированной клетки о гибели потенциально связано сразу с двумя областями — противовирусной терапией и онкологией.
Модели глиобластомы у собак могут помочь трансляционным исследованиям
Отдельное преимущество работы в ветеринарном колледже связано с возможностью изучать опухоли, которые естественным образом возникают у животных.
Собаки относятся к числу животных, у которых спонтанно развиваются опухоли головного мозга, сходные по ряду характеристик с человеческой глиобластомой. Поэтому ветеринарные пациенты могут занимать промежуточное положение между лабораторными моделями и исследованиями терапии у человека.
Это не означает, что результаты автоматически можно переносить с собак на людей. Однако естественно возникающие опухоли могут лучше отражать сложность заболевания, чем искусственно созданные экспериментальные модели.
Исследования онколитических вирусов при глиобластоме уже активно развиваются: ранее МКБ-11 рассказывал о подходе, при котором бактерии использовали для доставки противоопухолевого вируса непосредственно к опухолевым клеткам.
Пока речь идет о фундаментальном исследовании, а не о новом лечении
Получение гранта само по себе не означает, что ученые уже нашли новый противовирусный препарат или способ лечения глиобластомы. Проект рассчитан на пять лет и направлен прежде всего на изучение фундаментальных механизмов взаимодействия вирусов и зараженных клеток.
Исследователям предстоит выяснить, какие пути регулируемой клеточной гибели наиболее важны при различных инфекциях, как трехмерное окружение влияет на эти процессы и каким образом сигналы погибающих клеток меняют состояние соседней ткани.
Если удастся определить ключевые механизмы, которыми вирусы подавляют или перенаправляют клеточную гибель, в дальнейшем они могут стать мишенями для противовирусных препаратов. Эти же знания могут помочь точнее управлять гибелью опухолевых клеток при использовании онколитических вирусов.
Таким образом, нынешний проект не предлагает готовой терапии, но должен ответить на более фундаментальный вопрос: от чего зависит судьба зараженной клетки и как это решение влияет на распространение вируса и состояние окружающей ткани.
Литература
Virginia Tech. NIH bets $2 million on a virologist studying how cells decide to die. — 2026. — August 20. — Virginia Tech.
National Institute of General Medical Sciences. Maximizing Investigators’ Research Award (MIRA) (R35). — NIGMS.