Ученые выяснили, как COVID-19 и грипп подготавливают легкие к развитию рака

Фото из открытых источников

Тяжелые формы COVID-19 и гриппа могут «перепрограммировать» клетки легких, создавая благоприятную среду для роста раковых клеток. 

При респираторной вирусной инфекции взаимодействие между патогеном и иммунной системой хозяина может привести к повреждению тканей и воспалению, которые сохраняются в течение многих лет после элиминации вируса. Сильное воспаление может привести к пневмонии или дыхательной недостаточности, а также к образованию рубцов, также известных как фиброз. 

«Ранее мы наблюдали, что острая гриппозная инфекция может вызывать стойкое воспаление и фиброз», — сказал ведущий автор нового исследования профессор Цзе Сунь из Университета Вирджинии. 

Воспаление и фиброз являются факторами риска развития рака легких, что побудило Суня исследовать, способствует ли инфекция гриппа развитию первичного рака легких. Когда разразилась пандемия COVID-19, Сунь расширил свои исследования, чтобы изучить риск развития рака легких после заражения COVID-19. 

«Пандемия COVID-19 предоставила нам уникальные условия для изучения этого [инфекции и риска рака легких], поскольку очень многие люди одновременно заболели одним и тем же вирусом», — сказал он. 

Исследователи провели ретроспективное когортное исследование с использованием базы данных Epic Cosmos, выявив 75,9 миллионов взрослых, перенесших COVID-19 в легкой или средней форме, в тяжелой форме (требующей госпитализации) или не инфицированных в течение 2020–2021 годов. 

У пациентов с тяжелой формой COVID-19 наблюдалось умеренное увеличение общей заболеваемости раком и более высокий риск рака легких, согласно данным о диагностике рака с 2022 года. После корректировки с учетом пола, возраста и статуса курения тяжелая форма COVID-19 была связана с 1,24-кратным увеличением риска развития рака. 

Однако, при таком ретроспективном анализе существует вероятность того, что у некоторых пациентов, госпитализированных с COVID-19, имелись предраковые поражения, которые способствовали тяжелому течению инфекции и последующему развитию рака.

Сунь и его команда использовали животные модели для исследования механизмов, посредством которых предшествующая респираторная инфекция повышает риск развития рака легких. 

Мышей заражали SARS-CoV-2, вирусом гриппа или контрольным препаратом, а затем, через три недели после заражения, в легкие вводили раковые клетки. Исследователи отслеживали размер опухоли и выживаемость. Они подтвердили, что предварительное заражение SARS-CoV-2 или вирусом гриппа усиливает рост опухоли и значительно снижает выживаемость. 

Дальнейшие эксперименты показали, что предшествующая вирусная пневмония также способствует развитию рака, указывая на то, что вирусные инфекции подготавливают легкие к опухолеобразованию и прогрессированию рака. 

Секвенирование отдельных клеток легких через 6 и 12 недель после индукции опухоли показало, что предшествующая инфекция перепрограммирует нейтрофилы и макрофаги, заставляя их проявлять более выраженные проопухолевые признаки. CD8+ Т-клетки также демонстрировали более выраженные признаки истощения в опухолях, подвергшихся воздействию вируса. 

Эпигенетическое перепрограммирование этих иммунных клеток, вызванное вирусной инфекцией, усиливает проопухолевые воспалительные реакции, когда онкогены инициируют развитие опухоли, создавая среду, в которой раковые клетки могут процветать.

После того как раковая опухоль сформировалась, перепрограммирование иммунных клеток оказывает дальнейшее влияние на микроокружение опухоли, которое затем формирует рост раковых клеток. 

«Эпителиальные клетки также подвергались эпигенетической перепрограммированию в результате перенесенной ранее тяжелой инфекции и продуцировали больше проопухолевых воспалительных цитокинов при возникновении/воздействии на опухоль, что способствовало созданию благоприятной для развития рака среды», — пояснил Сунь. 

Как сообщают исследователи, вакцинация не только предотвращает госпитализацию после вирусной инфекции, но и может уменьшить долгосрочные последствия инфекции. 

«Мы обнаружили, что для развития рака в экспериментальных моделях на животных необходима предварительная тяжелая инфекция», — сказал Сунь. «В экспериментах на мышах мы выяснили, что предварительная вакцинация предотвращает развитие тяжелого заболевания, тем самым ослабляя проопухолевое действие инфекции». 

Поскольку вакцинация людей также помогает предотвратить тяжелые инфекции, «тренируя» иммунную систему более эффективно реагировать на патогены, она может также смягчить проопухолевые эффекты вирусных инфекций. Сунь предупреждает, что для подтверждения этой гипотезы необходимы прямые доказательства на людях. 

Поскольку повреждение тканей и воспаление, вызванные вирусной инфекцией, могут сохраняться в течение многих лет, эти данные указывают на то, что риск развития рака легких также повышается в течение нескольких месяцев или лет после кажущегося выздоровления от вирусной инфекции. 

Учитывая десятки миллионов людей во всем мире, страдающих от затяжного COVID-19, это исследование имеет важное значение для клинической помощи и скрининга рака. 

«Мы считаем, что лицам с высоким риском развития рака легких, например, курильщикам, следует уделять больше внимания ранней диагностике рака легких после перенесенной ранее тяжелой инфекции», — сказал Сунь. 

Кроме того, понимание того, как перепрограммирование иммунных и эпителиальных клеток способствует росту раковых клеток, может стимулировать дальнейшие исследования в области биомаркеров и терапевтических средств. 

«Существует острая необходимость в выявлении молекулярных маркеров или биомаркеров, которые могли бы лучше прогнозировать риск развития рака легких у пациентов, а также в разработке стратегий, направленных на выявление прораковых ниш, создаваемых вирусами, для лечения рака легких», — заключил Сунь.