Nazwa instytucji finansującej: Narodowe Centrum Nauki
Informacja o finansowaniu lub dofinansowaniu zadania z budżetu państwa lub z państwowych funduszy celowych: Finansowanie ze środków budżetu państwa
Rodzaj dotacji budżetowej lub nazwa programu lub funduszu: MINIATURA 9
Nazwa zadania/projektu: Temperatura ciała jako kluczowy czynnik odpowiedzi przeciwwirusowej: badanie in vitro szlaków sygnałowych makrofagów w odpowiedzi na infekcję hCoV-OC43
Wartość finansowania lub dofinansowania i całkowita wartość zadania/projektu: 49 999
Kierownik zadania/projektu: dr inż. Henryk Kozłowski, henryk.kozlowski@ukw.edu.pl
Nazwa jednostki realizującej zadanie/projekt: Wydział Nauk Biologicznych, Katedra Genetyki
Okres realizacji: 10.07.2025-09.07.2026
Nr umowy/decyzji: DEC-2025/09/X/NZ6/00149 z dnia 25.06.2025
Status zadania/projektu: w trakcie realizacji
Obsługa administracyjno-finansowa zadania/projektu: Dział Nauki
Krótki opis zadania/projektu:

Koronawirusy to duża grupa wirusów RNA, które mogą zakażać zarówno ludzi, jak i zwierzęta. Wśród nich szczególnie ważne są dwa typy: alfa- i betakoronawirusy, ponieważ to one stanowią zagrożenie dla człowieka. Alfakoronawirusy zazwyczaj wywołują łagodne przeziębienia, natomiast niektóre betakoronawirusy mogą prowadzić do poważnych chorób układu oddechowego. Do tej drugiej grupy należą zarówno wirusy odpowiedzialne za łagodne infekcje, jak i te, które wywołały najgroźniejsze epidemie XXI wieku: SARS, MERS i SARS-CoV-2. Wśród najczęstszych objawów towarzyszących infekcjom koronawirusowym wymienia się gorączkę, jednak jej rola w przebiegu tego rodzaju infekcji nie została do tej pory jednoznacznie wyjaśniona.

Makrofagi odgrywają kluczową rolę w inicjacji odpowiedzi przeciwwirusowej poprzez rozpoznawanie patogenów, fagocytozę oraz produkcję cytokin prozapalnych, jak również pełnią istotną funkcję w rozwoju gorączki w organizmie. Nieprawidłowa odpowiedź makrofagów w przebiegu infekcji betakoronawirusami może prowadzić do rozwoju tzw. burzy cytokinowej, zagrażającego zdrowiu zjawiska nadaktywności układu immunologicznego. Celem działania naukowego finansowanego w ramach konkursu Miniatura jest zbadanie potencjału przeciwwirusowego podwyższonej temperatury w odpowiedzi ludzkich makrofagów na infekcję modelowym betakoronawirusem (hCoV-OC43) oraz zbadanie wpływu temperatury na produkcję cytokin zaangażowanych w rozwój burzy cytokinowej.

Uzyskane wyniki pozwolą wstępnie określić, w jakim stopniu podwyższona temperatura może modulować odpowiedź przeciwwirusową przeciwko hCoV-OC43, stanowiąc dane wyjściowe do dalszych badań nad rolą gorączki podczas infekcji i jej wpływem na modyfikację odpowiedzi przeciwwirusowej.

Makrofagi odgrywają kluczową rolę w inicjacji odpowiedzi przeciwwirusowej poprzez rozpoznawanie patogenów, fagocytozę oraz produkcję cytokin prozapalnych, a także pełnią istotną funkcję w rozwoju gorączki w organizmie. Ponadto, cechują się wysoką plastycznością fenotypową, co umożliwia im dynamiczne dostosowywanie aktywności do warunków mikrośrodowiskowych. Polaryzacja makrofagów obejmuje szeroki zakres stanów funkcjonalnych, takich jak fenotyp M1 o prozapalnym profilu, jak i fenotyp M2 o właściwościach przeciwzapalnych. Pomiędzy tymi skrajnymi stanami istnieje szereg fenotypów pośrednich, które łączą cechy zarówno pro-, jak i przeciwzapalne. W przebiegu zakażenia koronawirusowego nadmierna aktywność makrofagów może przyczyniać się do niekontrolowanej produkcji mediatorów stanu zapalnego, takich jak interleukina (IL) 1β, IL-6 i czynnika martwicy nowotworów (TNF) α, co może doprowadzić m.in. do zagrażającej życiu burzy cytokinowej czy zespołu ostrej niewydolności oddechowej.

W moich wcześniejszych badaniach skupiałem się na modelu gorączki jakim jest hipertermia w zakresie gorączki (FRH ang. fever-range hyperthermia). Wykazałem, że indukuje ona w mysich makrofagach regulatorowy fenotyp M2b, który charakteryzuje się jednocześnie aktywnością prozapalną jak i przeciwzapalną. Co istotne, moje badania wykazały, że FRH skutecznie wspomaga przejście makrofagów w fenotyp M2, nawet w obecności lipopolisacharydu bakteryjnego (LPS), który powszechnie stosowany jest w warunkach in vitro jako czynnik indukujący polaryzację makrofagów prozapalnych M1. Ponadto, wykazałem, że FRH uwrażliwia mysie makrofagi na obecność bakteryjnych PAMPs indukując ekspresję odpowiednich receptorów PRR, co może wpływać na zwiększoną zdolność tych komórek do rozpoznawania patogenów [1]. Obserwacje te sugerują, że temperatura ciała może mieć również istotny wpływ na przebieg infekcji wirusowej.

Celem zaproponowanych badań jest zbadanie potencjału przeciwwirusowego FRH w odpowiedzi ludzkich makrofagów na infekcję betakoronawirusem (hCoV-OC43) oraz wpływu FRH na produkcję cytokin zaangażowanych w rozwój burzy cytokinowej. W badaniach wykorzystam ludzkie komórki THP-1, które poddane zostaną różnicowaniu w makrofagi, powszechnie znaną metodą przy udziale forbolu 12-mirystynianu 13-octanu. Ocena skuteczności różnicowania makrofagów zostanie potwierdzona poprzez analizę ekspresji markera CD14 metodą Western blot. Komórki będą infekowane betakoronawirusem hCoV-OC43 (BSL 2), a skuteczność infekcji makrofagów, będzie weryfikowana poprzez analizę porównawczą ekspresji białek nukleokapsydu hCoV-OC43 metodą Western blot. W celu oceny wpływu FRH na przebieg infekcji hCoV-OC43, komórki hodowane będą w 39oC i odpowiednich kontrolnych warunkach (37oC).

Skuteczne rozpoznanie patogenu jest etapem inicjującym prawidłową odpowiedź immunologiczną. Z tego powodu, w ramach planowanego działania naukowego zbadam czy (1) FRH wpływa na ekspresję PRR rozpoznających wirusowe RNA w komórce gospodarza, takich jak TLR-3, RIG-I i MDA-5 na poziomach mRNA (RT-qPCR) i białka (Western blot). Aktywacja tych receptorów inicjuje kaskadę sygnałową prowadzącą do aktywacji czynników transkrypcyjnych, takich jak: NF-κB oraz IRF3 za pośrednictwem szlaku MAVS, co stanowi kluczowy mechanizm indukcji odpowiedzi przeciwwirusowej. Dlatego, korzystając z komercyjnie dostępnych zestawów, sprawdzę czy (2) FRH modyfikuje aktywację NF-κB i IRF3 w makrofagach zainfekowanych betakoronawirusem. Biorąc pod uwagę, że FRH modyfikuje ekspresję mRNA TNF-α w mysich makrofagach w modelu infekcji bakteryjnej, jednocześnie indukując ekspresję mRNA przeciwzapalnej IL-10, sprawdzę, czy (3) FRH jest w stanie modyfikować ekspresję cytokin (TNF-α, IL-6 oraz IL-10, testy ELISA) wydzielanych do środowiska przez makrofagi zainfekowane betakoronawirusem. W celu sprawdzenia bezpośredniego wpływu FRH na wydajność replikacji wirusa (4) porównana zostanie ekspresja białka nukleokapsydu wirusa hCoV-OC43 w komórkach hodowanych w 37°C i 39°C. Taka metodologia eksperymentalna umożliwi mi bezpośrednie wykazanie wpływu FRH na replikację wirusa hCoV-OC43.

Uzyskane wyniki pozwolą wstępnie określić, w jakim stopniu podwyższona temperatura może modulować odpowiedź przeciwwirusową przeciwko hCoV-OC43, stanowiąc dane wyjściowe do dalszych badań nad rolą gorączki podczas infekcji i jej wpływem na modyfikację odpowiedzi przeciwwirusowej.