Летучие мыши не самые привлекательные животные, и мы интуитивно остерегаемся их. Как показала практика, совсем не зря. Есть ли повод их бояться и как изучение отношений вирусов и летучих мышей может помочь человеку?
Рукокрылая инфекция
Летучие мыши — уникальные создания. Они единственные среди млекопитающих, кто умеет летать, их ареал охватывает почти весь земной шар, а об эхолокации все слышали с детства. К тому же летучие мыши реже болеют раком и живут долго относительно других видов с таким же размером тела. Некоторые их виды — до тридцати и даже до сорока лет.
Однако пандемия COVID-19 напомнила нам еще об одном свойстве данных животных — их особенных отношениях с заболеваниями, опасными для человека.
Коронавирусы — обширное семейство вирусов, в которое входят более сорока известных науке видов. Они уже давали о себе знать до пандемии COVID-19. В 2003 году в Китае была зарегистрирована вспышка заболеваемости SARS — тяжелым острым респираторным синдромом, вызываемым вирусом из семейства коронавирусов. Его переносчиком официально признаны летучие мыши.
Из-за того, что летучие мыши редко умирают от вирусных инфекций и живут большими группами, они представляют собой благоприятную среду для эволюции вирусов. Известно, что летучие мыши — естественный резервуар вируса SARS-CoV, а также вирусов MERS-CoV, Нипах и Марбург. Даже вирус Эбола в некоторых регионах переносится именно летучими мышами. Случаи преодоления межвидового барьера случаются регулярно в разных концах земного шара, что не позволяет вирусологам расслабиться в погоне за непредсказуемыми вспышками заболеваний в человеческих популяциях.
Относительно небольшой геном летучих мышей содержит в своей последовательности большое количество фрагментов вирусного происхождения, которые к тому же еще и активно экспрессируются. Возможно, секрет успеха летучих мышей на поприще переносчиков заболеваний кроется в длительности отношений между ними и вирусами. За миллионы лет эволюции устойчивость к вирусам стала закономерным итогом адаптации иммунной системы. Правда, за всю историю наблюдений в России отмечено всего около десяти случаев передачи вирусов от летучих мышей к человеку. Всякий раз это были лиссавирусы — возбудители бешенства. Ко всему прочему в нашей стране их популяция не столь большая по сравнению со странами Азии, а главное, что у нас нет привычки употреблять рукокрылых в пищу. Все это снижает риск передачи их инфекций человеку.
Неуязвимые переносчики
Ученые решили выяснить, как летучим мышам удается переносить столько опасных для человека вирусов без ущерба для собственного здоровья. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.
Для исследования ученые выделили эмбриональные фибробласты у больших подковоносов (Rhinolophus ferrumequinum). Затем исследователи хотели получить стволовые клетки путем перепрограммирования обычных — рутинная процедура для работы с клетками многих видов. Однако с клетками летучих мышей стандартный подход с использованием факторов Яманаки не подошел, пришлось внести в методику ряд изменений. Полученные плюрипотентные стволовые клетки летучих мышей подверглись ряду экспериментов для выяснения особенностей их эпигенома, протеома, транскриптома и генома.
Факторы Яманаки для получения стволовых клеток
Группа японских ученых во главе с Синъей Яманака, разработала метод получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Оказалось, что для этого необходимо «включить» четыре гена. Смесь из четырех белков, кодируемых этими генами, для превращения обычных клеток в стволовые носит название «коктейль Яманаки».
Ученые получили подтверждение, что у летучих мышей в ходе эволюции фрагменты вирусных геномов стали частью их собственного. Некоторые гены, особенно активные в стволовых клетках, были направлены на защиту от патогенов. Более тщательное изучение генома стволовых клеток привело к обнаружению вирусных последовательностей, характерных для инфекционных заболеваний самых разных видов — например, ретровируса коалы, вируса обезьян Мэйзена-Пфейзера, ретровируса овец и другие.
Изучение синтезированных белков — протеома — в культуре стволовых клеток показало содержание антигенов к ретровирусам, хотя сама культура была не заражена. Фрагменты вирусов присутствовали в клетках, однако на их росте и дальнейшем делении это никак не сказывалось. Если попробовать провернуть подобное с культурой стволовых клеток человека или, скажем, собаки, то гибель клеток будет неминуема.
По результатам исследования ученые сделали два основных вывода. Во-первых, врожденный иммунитет летучих мышей претерпел изменения, что помогает животным оставаться неуязвимыми для многих опасных для нас вирусов. Во-вторых, у летучих мышей возник особый механизм синтеза новых копий фрагментов вирусной ДНК. Благодаря чему вирусные частицы присутствуют в клетках постоянно, держа в тонусе иммунную систему и не препятствуя любым другим клеточным процессам.
Дальнейшее изучение взаимоотношений вирусов и летучих мышей способно пролить свет на поведение вирусов внутри клетки и ответ на подобное сожительство иммунной системы. Также мониторинг состояния геномов летучих мышей поможет предусмотреть потенциальные угрозы человечеству в будущем.
Летучие мыши и вирус бешенства
Исследователи из Перу пришли к выводу, что популяции летучих мышей необходимо контролировать, но не истреблять. Мониторинг позволит ученым предупредить вспышки распространения вируса бешенства, которым мыши заражают домашний скот при укусе.
Летучие мыши могут стать наиболее важным модельным организмом для изучения природы вирусов. Внутри организма животных они могут развиваться, меняться, эволюционировать и готовиться вновь атаковать человека.
А как вы относитесь к летучим мышам?
Читайте больше интересных материалов:
