COVID-19

COVID-19 je respiratorna infekcija koju izaziva SARS-CoV-2, β-koronavirus sa inkapsuliranom, jednoloančanom, pozitivno naelektrisanom RNK (+ssRNA). Bolest se brzo širi i ima ozbiljne posledice na zdravlje, društvo i ekonomiju na globalnom nivou. Iako se uobičajeno manifestuje blagim simptomima sličnim prehladi, u oko 15% slučajeva infekcija virusom dovodi do snažne sistemske zapaljenske reakcije praćene teškim oštećenjem pluća. Smatra se da oštećenje tkiva ne izaziva replikacija virusa, već nekontrolisan zapaljenski proces koji nastaje kao odgovor na virusnu infekciju (hiperinflamacija). Pomenuti patološki proces karakteriše brza i intenzivna stimulacija urođenog imunskog odgovora, koja uključuje aktiviaciju receptora sličnih Nod proteinu i inflamazoma, odnosno oslobađanje proinflamatornih citokina (IL-1β, IL-18, IL-6, IFN-γ). Iako se čini da je hiperinflamatorni odgovor izazvan SARS-CoV-2 virusom u monocitima/makrofagima, respiratornim epitelnim ćelijama i vaskularnim endotelnim ćelijama, glavni uzrok nekontrolisanog zapaljenja i povećanja morbiditeta, molekularni mehanizmi koji se nalaze u osnovi ovog procesa nisu u potpunosti razjašnjeni. Saznanja o prirodi interakcije SARS-CoV-2 i autofagije u humanim ćelijama doprineće razvoju novih dijagnostičkih markera i terapeutika, što će omogućiti efikasnijiu borbu protiv  COVID-19.

AUTOFAGIJA

Autofagija je evolutivno očuvan mehanizam za razgradnju/reciklažu citoplazmatskih makromolekula i oštećenih organela, koji ima ulogu u održavanju homeostaze ćelije i organizma, uključujući i imunski sistem. Autofagozom, vezikula sa dvostrukom membranom u kojoj se nalazi protein LC3-II, obuhvata citoplazmatski sadržaj obeležen kargo receptorima (SQSTM1/p62 i NBR1) i spaja se sa lizozomom pri čemu nastaje autofagolizozom u kome se sadržaj razgrađuje. Autofagija se aktivira na transkripcionom nivou povećanjem ekspresije gena koji regulišu autofagiju (ATG), kao i post-translacionim modifikacijama ATG proteina, koje su prevashodno kontrolisane represorom autofagije mTORC kinazom i njegovim uzvodnim regulatorima AMPK i Akt. Pored toga što štiti od energetskog stresa/oksidativnog oštećenja, autofagija ima važnu ulogu i u antivirusnom odgovoru direktnim uklanjanjem virusa. Međutim, pojedini virusi su razvili mehanizme za izbegavanje autofagije ili čak koriste autofagiju za svoju replikaciju. Produkti mikroorganizama i proinflamatorni citokini indukuju autofagiju, koja ublažava zapaljenski odgovor supresijom inflamazoma. Osim toga, autofagija može i da podstakne zapaljenski proces stimulacijom inflamatornog odgovora nezavisnog od aktivnosti inflamazoma. U normalnim uslovima, autofagija omogućava brz urođeni imunski odgovor u početku, a blokira prejaku inflamaciju u kasnijim fazama infekcije. Međutim, precizna regulacija autofagnog odgovora može biti poremećena virusnom infekcijom, što može dovesti do povećane replikacije virusa u ranoj fazi infekcije praćene hiperinflamacijom i posledičnim oštećenjem tkiva.

CILJEVI

Prethodne studije su pokazale da strukturni i nestrukturni proteini virusa koji pripadaju grupi SARS-CoV utiču na autofagiju. Preliminarna istraživanja sugerišu da SARS-CoV-2 suprimira autofagiju u ćelijama bronhijalnog epitela. Međutim, farmakološka inhibicija autofagije ublažava posledice infekcije SARS-CoV-2 virusom u ćelijama bubrežnog epitela. Ipak, uticaj pojedinačnih SARS-CoV-2 proteina na autofagiju, osetljivost drugih ćelija inficiranih SARS-CoV-2 virusom (monocita/makrofaga i endotelnih ćelija) na modulaciju autofagije, kao i njene posledice na zapaljenski odgovor, do sada nisu ispitivane. 

Glavni ciljevi našeg projekta su:

Odrediti uticaj strukturnih i nestrukturnih SARS-CoV-2 proteina na autofagiju i imunski odgovor u humanim ćelijama stimulisanim mimeticima virusne RNK i identifikovati molekularne mehanizme koji su u osnovi ovih procesa (radni paket – RP1 i RP2).
Definisati molekularne mehanizme interakcije autofagije i urođenog/antivirusnog imunskog odgovora u ćelijama koje će usled genetske modifacije proizvoditi SARS-CoV-2 proteine (RP3).
Ispitati korelaciju markera autofagije sa imunološkim profilom COVID-19 pacijenata i intenzitetom/ishodom bolesti (RP4).
Informisati naučne i medicinske radnike, pacijenate, kao i i širu javnosti o ulozi autofagije u COVID-19 i u sličnim imunološkim poremećajima (RP5).