Role of scavenger endothelial cells in elimination of virus

Vi utsettes kontinuerlig for kontakt med mange ulike typer virus, hvorav noen trenger gjennom de naturlige forsvarsverkene våre og kommer over i blodet. De fleste virustyper som vi får kontakt med gir ikke infeksjoner, men de må likevel fjernes raskt og effektivt fra blod. Mye av virusopptaket skjer i lever. Vi vet imidlertid svært lite om hvilke celler og mekanismer som er ansvarlige for det effektive leveropptaket. Nye funn, bl.a. i vår gruppe, tyder på at en type spesialiserte celler som kler de minste blodkarene i leveren, leverens sinusoidale endotelceller (LSEC), har en viktig rolle i dette opptaket. Dette prosjektet tar sikte på å kartlegge mekanismen for opptak og nedbrytning av virus i LSEC. Studiene vil baseres på en ny type super-oppløsningsmikroskopi som gjør det mulig å visualisere hvordan levende LSEC tar opp og bryter ned virus. Vi vil også karakterisere de proteinene på LSEC-overflaten som binder virus og fører dem inn i cellen. Videre vil vi studere hvordan LSEC tilintetgjør virus som cellen har tatt opp. Studiene vil utføres på gen- og protein-nivå. Denne kunnskapen vil så benyttes til å studere hvordan infeksiøse virus-typer unnslipper nedbrytning i LSEC etter opptak. Hovedideen bak prosjektet er å innhente ny kunnskap om antivirus-aktiviteten til LSEC, som utgjør leverens førstelinjeforsvar mot virus i blodsirkulasjonen. Slik kunnskap vil sette oss i stand til å stimulere relevante mekanismer i LSEC slik at de får økt potensial til å uskadeliggjøre infeksiøst virus som ellers unnslipper elimineringsapparatet i LSEC. Resultater fra prosjektet vil også bidra til å øke muligheten til å kontrollere uønsket lever-opptak av virus brukt i målrettet distribusjon av legemidler. Resultater for perioden 01.12.2022 til 30.11.2023: (se også vedlagt dokument «Melding fra PI_Prosjekt 262538-2023» lastet opp under «Særskilt rapportering»). i) Vi har gjennomført biodistribusjonsstudier av flere typer virus i mus. Et hovedfunn så langt er at LSEC sammen med levermakrofager er aktive i opptak av ulike typer patogene og (for verten) non-patogene virus (modellsystem: betaherpesvirus, bakteriofager) fra blodsirkulasjonen. ii) Studier av opptak og intracellulær trafikk av bakteriofager, polyomavirus og betaherpesvirus i primære murine og humane LSEC pågår fortsatt og skjer i nært samarbeid med nasjonale og internasjonale partnere i prosjektet. Vi har blant annet funnet at neuropilin-1 er en viktig bindingsreseptor for muromegalovirus muridbeta1 (MuHV-1) i LSEC. iii) Studier av immunmodulerende effekter av patogene vs non-patogene virus pågår.

Blood borne virus is rapidly eliminated by the liver via mechanisms that are not well understood. Most reports on hepatic uptake of virus have focused on Kupffer cells. Based on the recently emerging awareness that the liver sinusoidal endothelial cells (LSECs) are pivotal as scavengers of circulating large molecules and nano material, we put forward the hypothesis that the LSEC is a central player in the cellular arm of the anti-viral innate immune system. This will be studied by bringing together front line interdisciplinary expertise in virology, optical nanoscopy, cell and molecular biology, and hepatology with the aim to study interaction of virus with LSECs to a level that has never before been attainable. We are one of very few laboratories that have access to fully functionally intact human LSECs. We will expose LSECs to several types of viruses and determine what receptors are involved in the uptake. We will use cutting edge live cell optical superresolution microscopy and correlative light and electron microscopy to follow the intracellular fate of viruses after entry into LSECs. We will study gene and protein expression in LSECs after uptake of virus, and establish if treatment of the cells with selected immunomodulators can strengthen the LSEC anti-viral defense. Our studies are expected to reveal mechanisms of how pathogenic viruses enter LSECs, and how the cells can be triggered to eliminate same viruses to avoid dissemination or latency. Our results will be important because there is an immediate need to find remedies to fight the increasing incidence of reactivation of e.g. dormant polyomavirus, and CMV associated with immunosuppresive therapy. The knowledge obtained will yield novel means of boosting hepatic metabolic elimination of normally pathogenic viruses. Moreover, the project will provide knowledge to control unwanted liver uptake of virus used as drug delivery vehicles.