SARS의 안구 굴절

Jul 23, 2023

Nature Communications 13권, 기사 번호: 7675(2022) 이 기사 인용

9549 액세스

4 인용

320 알트메트릭

측정항목 세부정보

COVID-19 환자에게서 안구 발현이 보고되었지만 SARS-CoV-2의 안구 방향성에 대한 합의가 부족합니다. 여기에서는 다양한 경로를 사용하여 K18-hACE2 형질전환 쥐를 SARS-CoV-2에 감염시킵니다. 우리는 비강 내(IN) 감염된 마우스의 눈에서 염증성 사이토카인의 생성으로 안구 증상과 망막 염증을 관찰합니다. 기관내(IT) 감염으로 인해 삼차신경과 시신경을 통해 바이러스가 폐에서 뇌와 눈으로 전파됩니다. 안구 및 신경 침범은 뇌내(IC) 감염을 사용하여 확인됩니다. 특히, 점안액(ED) 바이러스는 폐 감염을 일으키지 않으며 시간이 지나도 감지할 수 없게 됩니다. 생체 내 바이러스의 안구 및 신경성 분포는 SARS-CoV-2-mCherry의 감염성 클론을 사용한 형광 이미징에서 분명합니다. SARS-CoV-2의 안구 방향성 및 신경침습적 특성은 야생형 시리아 햄스터에서 확인되었습니다. 우리의 데이터는 SARS-CoV-2의 바이러스 전파 및 임상적 특성에 대한 이해를 높이고 COVID-19 통제 절차를 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

종 D 아데노바이러스 및 아형 H7 인플루엔자 바이러스와 같은 여러 호흡기 바이러스는 안구 친화성을 나타내며 인간의 안구 질환을 유발합니다1. COVID-192,3 환자에게서 안구 발현 및 이상이 흔히 보고되었지만, SARS-CoV-2의 안구 방향성 및 병리학은 아직 불분명합니다. 코로나19 및 양측성 결막염4 환자 3명의 결막 면봉 채취와 사후 사례의 방수 및 유리체 샘플 16개에서 역전사 정량 PCR(RT-qPCR) 분석을 사용하여 바이러스 RNA가 검출되지 않았습니다5. 이와 대조적으로, 이탈리아의 단면적 연구에서는 코로나19 환자 91명 중 52명의 결막 면봉에서 바이러스 RNA가 존재하는 것으로 보고되었으며, 중증 질환 환자의 경우 높은 검출률을 보였습니다6. 중국7 및 브라질8의 다른 단면적 연구와 사후 검사9,10에서도 눈 증상이 있거나 없는 환자의 결막 면봉 또는 방수에서 바이러스 RNA가 검출된 것으로 보고되었습니다.

안구 표면은 감염성 에어로졸에 노출된 추가적인 점막 표면을 나타내므로 눈은 SARS-CoV-2의 잠재적인 전염 경로로 간주됩니다. 실제로 SARS-CoV-2 수용체는 인간의 안구 표면에 발현됩니다11,12. Deng et al. SARS-CoV-2는 결막 접종 후 붉은털원숭이의 결막을 통해 잠재적으로 유입될 수 있음을 보여주었습니다13. 또한, SARS-CoV-2는 인간 배아줄기세포 유래 안구 상피 세포14 및 인간 결막 상피 세포15를 감염시킬 수 있습니다. 따라서 눈이 1차 또는 2차 바이러스 유입 부위로 작용할 수 있는지 여부를 조사하여 SARS-CoV-2 전파에 대한 예방 또는 치료 전략을 안내해야 합니다.

이 연구에서 우리는 K18-hACE2 형질전환 쥐와 야생형 시리아 햄스터를 사용하여 SARS-CoV-2의 안구 방향성과 안구 전파 가능성을 평가합니다. 다양한 접종 경로를 사용하여 마우스 모델에서 삼차신경(TN)과 시신경(ON)의 신경 침윤을 통한 SARS-CoV-2의 안구 방향성을 입증합니다. 감염성 SARS-CoV-2-mCherry 클론과 형광 이미징 시스템을 사용하여 생체 내에서 바이러스의 안구 및 신경성 분포를 검사합니다. 또한, 우리는 야생형 햄스터에서 SARS-CoV-2의 안구 방향성과 신경침습적 특성에 대한 증거를 제공합니다.

이전 연구에서는 눈의 지카 바이러스(ZIKV) 감염으로 인해 결막염 및 전체 포도막염이 발생하고 마우스 모델의 포도막 조직에 염증을 유발한 것으로 보고되었습니다16. K18-hACE2 마우스의 SARS-CoV-2 감염에 대한 반응으로 안구 질환의 발병이 발생하는지 조사하기 위해, 우리는 104 PFU(플라크 형성 단위)의 바이러스 또는 동일한 용량으로 마우스를 비강 내(IN) 감염시켰습니다. 인산염 완충 식염수(PBS)(모의 그룹). 이전 연구 결과와 일관되게, 우리는 감염 후 7일(dpi, 그림 1a)에 20%의 체중 감소와 8dpi(그림 1b)에서 사망률을 관찰했습니다. 특히 6dpi에서는 감염된 마우스의 25%에서 눈물과 눈 분비물이 발생했습니다(그림 1c). 그런 다음 IN 감염 후 생쥐의 눈에서 SARS-CoV-2의 존재를 평가했습니다. 6dpi에서 부속기를 포함하여 폐와 눈의 바이러스 부하를 플라크 분석으로 평가했습니다. 눈에서 얻은 감염성 바이러스 역가는 폐에서 얻은 것만큼 높았습니다(~106 PFU/g, 그림 1d). SARS-CoV18 및 SARS-CoV-219 환자의 눈물에서 바이러스 RNA의 검출을 고려하여 우리는 바이러스 뉴클레오캡시드 유전자를 표적으로 하는 RT-qPCR을 통해 6dpi에서 눈물샘의 바이러스 RNA 복사본을 평가했습니다(그림 1e). 흥미롭게도, 눈물샘의 바이러스 양은 눈의 바이러스 양보다 상당히 낮았고, 감염에 무시할 수 있을 만큼 민감한 조직 중 하나인 비장(총 RNA 마이크로그램당 ~104 바이러스 RNA 복사본)의 양과 유사했습니다20. 이러한 발견은 암컷 K18-hACE2 마우스에서도 확인되었으며, 이는 바이러스에 성별 또는 성별 특이성이 부족함을 나타냅니다(보충 그림 1). 다음으로 면역형광 염색을 사용하여 바이러스 스파이크(S) 단백질을 검출하기 위해 6dpi에서 IN에 감염된 마우스의 망막 단면을 검사했습니다. ACE2 단백질은 망막에서 관찰되었습니다 (보충 그림 2). S 단백질은 망막 신경절 세포로 구성된 망막의 신경절 세포층에서 주로 관찰되었으며, 그 축삭은 시신경, 교차 및 관을 형성합니다 (그림 1f). 우리는 또한 신경절 세포층에서 S 단백질과 망막 신경절 세포의 마커인 γ-시누클레인의 공동 위치화를 관찰했는데, 이는 감염된 세포가 망막 신경절 세포일 가능성이 있음을 나타냅니다(보충 그림 3). 이러한 결과는 눈에 감염성 SARS-CoV-2가 존재함을 입증했으며, 이는 눈이 아마도 신경 침범을 통한 SARS-CoV-2 감염의 표적임을 시사합니다.