SARS-CoV-2コーディング配列過剰発現肺上皮細胞からの細胞外小胞による治療後のヒトiPSC-心筋細胞におけるウイルスRNA断片の検出

Detection of Viral RNA Fragments in Human iPSC-Cardiomyocytes following Treatment with Extracellular Vesicles from SARS-CoV-2 Coding-Sequence-Overexpressing Lung Epithelial Cells.

• Youjeong Kwon
• Sarath Babu Nukala
• Shubhi Srivastava
• Hiroe Miyamoto
• Nur Izzah Ismail
• Jalees Rehman
• Sang-Bing Ong
• Won Hee Lee
• Sang-Ging Ong

抄録

重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）による新型コロナウイルス疾患2019（COVID-19）は、世界的なパンデミックへと発展した。初期のデータは、COVID-19の有病率および重症度が、基礎となる心血管リスク因子を有する患者の間でより高くなるように見えることを示唆している。心筋細胞において、SARS-CoV-2感染の機能的受容体であるアンジオテンシン変換酵素2（ACE2）が発現しているにもかかわらず、COVID-19患者の心臓内の炎症およびウイルスゲノムの存在が報告されているにもかかわらず、直接的なウイルス感染の決定的な証拠は存在していない。ここでは、A549肺上皮細胞を、SARS-CoV-2の選択された遺伝子を過剰発現するレンチウイルスでトランスフェクトした。次に、A549細胞の上清から細胞外小胞（EV）を分離し、精製されたEV内のウイルスRNAの存在を検出した。重要なことは、ヒト誘導多能性幹細胞由来の心筋細胞（hiPSC-CMs）がこれらのEVを積極的に取り込むことができ、その後、心筋細胞からウイルス遺伝子が検出されたことである。このことから、ウイルス遺伝子を含むEVの取り込みは、HiPSC-CMにおいて炎症関連遺伝子のアップレギュレーションにつながることがわかった。以上のことから、SARS-CoV-2 RNA含有EVは、ウイルスRNAの心筋細胞への間接的な侵入経路であることが示唆された。

The novel coronavirus disease 2019 (COVID-19) caused by the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has evolved into a worldwide pandemic. Early data suggest that the prevalence and severity of COVID-19 appear to be higher among patients with underlying cardiovascular risk factors. Despite the expression of angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), a functional receptor for SARS-CoV-2 infection, in cardiomyocytes, there has been no conclusive evidence of direct viral infection although the presence of inflammation and viral genome within the hearts of COVID-19 patients have been reported. Here we transduced A549 lung epithelial cells with lentivirus overexpressing selected genes of the SARS-CoV-2. We then isolated extracellular vesicles (EVs) from the supernatant of A549 cells and detected the presence of viral RNA within the purified EVs. Importantly, we observed that human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CMs) were able to actively uptake these EVs and viral genes were subsequently detected in the cardiomyocytes. Accordingly, uptake of EVs containing viral genes led to an upregulation of inflammation-related genes in hiPSC-CMs. Thus, our findings indicate that SARS-CoV-2 RNA-containing EVs represent an indirect route of viral RNA entry into cardiomyocytes.