Со временем вирус эволюционировал, чтобы адаптироваться к другим животным, включая человека, поскольку естественный отбор благоприятствовал вирусам с мутациями, которые позволяли им легче заражать клетки новых видов хозяев. Для некоторых штаммов вируса птичьего гриппа, особенно вызывающего беспокойство варианта H5N1, генетические изменения, которые могут сделать возможной передачу от человека человеку и спровоцировать пандемию, являются маркерами повышенного интереса для тех, кто считает грипп угрозой для здоровья человека.Теперь, в исследовании, опубликованном в Nature Communications, международная группа исследователей показывает, как эволюция может способствовать мутациям, которые делают птичий грипп более распространенным среди млекопитающих.В исследовании использовалось то, что ученые называют «глубоким секвенированием», для выявления низкочастотных генетических мутаций, которые возникают по мере роста вируса и передачи вируса между животными.
Объединив генетические данные исследования передачи у хорьков, группа под руководством Томаса Фридриха, профессора патобиологических наук Школы ветеринарной медицины Университета Висконсин-Мэдисон, обнаружила, что во время передачи, когда одно животное заражается другим через чихание или При кашле процесс естественного отбора сильно воздействует на гемагглютинин — структуру, которую вирус использует для прикрепления к клеткам-хозяевам и их заражения.Глубокое изучение генов передаваемых вирусов H5N1 также показывает удивительную степень, в которой вирус может мутировать и генетически диверсифицироваться у каждого инфицированного хозяина, что является тревожной чертой для патогена, которым до сих пор заразились 637 человек, в результате чего погибло 378. Данные команды подчеркивают тот факт, что вирусы гриппа существуют у каждого инфицированного человека — птицы, человека или хорька — как популяция или «рой» генетически связанных, но различных мутантов.Фридрих объясняет, что мутация происходит где-то в вирусном геноме каждый раз, когда вирус заражает клетку. «Вы можете подумать, что все они имеют одинаковую последовательность, но это не так.
Мы обнаружили, что это разнообразие со временем увеличивается практически у всех инфицированных людей, которых мы исследовали».Возможно, самым удивительным и тревожным их открытием было то, что мутации, присутствующие только в 6 процентах вирусов, заражающих одного хорька, могут передаваться другому. Это говорит о том, что даже очень редкие мутанты могут передаваться, если у них есть эволюционное преимущество.
Большинство случаев инфицирования людей вирусами H5N1 происходит непосредственно от птиц и не передается другим людям. Предыдущие исследования выявили четыре ключевые генетические мутации, необходимые для передачи вируса от млекопитающих.
Надзор со стороны должностных лиц общественного здравоохранения уже выявил вирусы, содержащие одну или несколько требуемых мутаций, от домашней птицы в Египте и некоторых странах Азии.По словам Фридриха, полученные данные указывают на то, что вирусы, способные заражать людей, вероятно, уже существуют в природе, но с очень низкой частотой. Эти данные, добавляет он, позволяют предположить, что в нынешних методах наблюдения могут отсутствовать вирусы H5N1, способные перейти от птиц к людям.«Традиционное секвенирование может обнаружить мутацию, если она присутствует, может быть, в 20 или 30 процентах вирусов.
Мы смогли обнаружить передачу редких мутантов в этом исследовании только благодаря тому, что мы использовали глубокое секвенирование. Таким образом, мы можем иметь фон передаваемых вирусов. отсутствуют, потому что слежка в настоящее время опирается на старые технологии », — говорит Фридрих. «Может быть, они всегда были там, и мы просто не могли их увидеть. Могут быть вирусы на расстоянии одной или нулевой мутации. Просто они не встретили восприимчивого хозяина».
Новая работа основана на исследованиях передачи, проведенных в прошлом году в лаборатории Йошихиро Каваока, соавтора нового исследования, а также профессора патобиологических наук в Школе ветеринарной медицины UW-Madison. В первоначальных исследованиях изучалась передача сконструированного варианта вируса H5N1 между хорьками. Фридрих и его коллеги проанализировали гены этих вариантных вирусов в своем новом исследовании; Никаких новых экспериментов с хорьками для нового анализа не проводилось.«Полностью птичьи вирусы могут действовать по-разному по своей природе», — отмечает он. «Но данные говорят нам, что не потребовалось бы много вирусов от курицы, чтобы заразить человека, если бы там были правильные мутации — даже если бы они составляли крошечное меньшинство от общей популяции вирусов.
Я подозреваю, что результат сохранится. правда."Ключевой целью исследования было определить, как передача от одного хозяина к другому влияет на генетический состав вируса. Исследователи полагали, что передача уменьшит генетическое разнообразие, присутствующее в вирусе, но было неясно, были ли генетические изменения, связанные с передачей, случайными или естественный отбор может способствовать мутациям, чтобы сделать его более передаваемым. «Мы нашли доказательства того, что происходит естественный отбор.
Мы видим, что он играет роль, в которой вирусы запускают инфекцию, создавая генетическое узкое место», — говорит Фридрих.Генетическое «узкое место» возникает, когда выживание организма с определенными чертами или мутациями предпочтительнее других в той же популяции, что снижает общее генетическое разнообразие в последующих поколениях. «Если естественный отбор играет определенную роль, он будет способствовать передаче этого вируса, одного из миллионов», — отмечает Фридрих.