– Похоже, изучение микробиоты рукокрылых прочно вошло в сферу ваших научных интересов. В 2021 году под вашим руководством прошли исследования, уточнившие распространенность коронавирусов в популяции синантропных летучих мышей Европейской части юга России. Вы установили промутагенные свойства кишечной микробиоты летучих мышей, потенциально способствующие возникновению новых вирусов. Чем важны эти исследования?
– По мнению Всемирной организации по охране здоровья животных, Международного эпизоотического бюро, дикие животные являются самым важным и при этом самым неизученным звеном в возникновении новых – эмерджентных инфекций. И это большая проблема для современной ветеринарии, сельского хозяйства и здравоохранения. Летучие мыши как первичный резервуар для множества опасных для человека и сельскохозяйственных животных инфекций являются причиной многомиллиардных убытков. Благодаря способности к полету и относительно длительному сроку жизни летучие мыши способны распространять вирусы и бактерии на большие расстояния на протяжении многих лет. По данным Всемирного банка, убытки, спровоцированные инфекциями, возникшими в организме рукокрылых, за 2015 год составили 32,6 миллиарда долларов. При этом механизмы, которые делают этих животных живыми биореакторами новых инфекционных агентов, до конца не изучены. Во время полета в организме летучих мышей образуются свободные радикалы, которые нарушают работу вирусных полимераз, что в свою очередь способствует возникновению мутаций у вирусов. Помимо особенностей энергетического обмена, в возникновении новых вирусов у летучих мышей задействован их уникальный иммунный ответ, обуславливающий сниженную воспалительную реакцию и длительное бессимптомное вирусоносительство. Все эти нюансы с учетом масштабности явления требуют подробного изучения и научного анализа.
– В чем особенность вашего нового исследования, на чем оно будет сфокусировано?
– Ранее нами были определены промутагенные свойства кишечных кисломолочных бактерий летучих мышей, что указывает на потенциальную вовлеченность микробиоты этих животных в возникновение мутаций их вирусов и появление вариантов, способных преодолеть межвидовой барьер.
Планируемое исследование направлено на поиск особенностей иммунной системы и кишечной микробиоты синантропных летучих мышей, которые составляют основу возникновния новых инфекций.
Исследование многоплановое. Мы изучим состав субпопуляций клеток иммунной системы рукокрылых при помощи проточной цитометрии и определим уровень циркуляции антител при помощи иммунофлюорисцентного анализа. Выявим гены, которые у синантропных рукокрылых выступают в роли регуляторов иммунной системы, исследуем экспрессию этих генов – процесс, в ходе которого наследственная информация от участка ДНК преобразуется в функциональный продукт, РНК или белок. Проведем метагеномный анализ состава кишечной микробиоты, филогенетический анализ обнаруженных микроорганизмов, определим генотоксичность и свойств биопленок кишечных бактерий.
Все эти свойства будут изучены в динамике жизненного цикла рукокрылых, включающего гибернацию. Это важно, поскольку влияние понижения температуры тела этих животных безусловно должно оказывать воздействие на свойства их иммунной системы и кишечной микробиоты. В настоящий момент отсутствуют конкретные данные о взаимосвязи динамических изменений статуса иммунной системы и кишечной микробиоты до, во время и после гибернации летучих мышей, поэтому заявляемый проект и представляет большую научную значимость для глобальной науки.
По результатам проекта будут получены данные о взаимосвязи статуса иммунной системы синантропных рукокрылых и состава и свойств кишечной микробиоты, что обеспечит биологическую безопасность единого здоровья животных и человека, поскольку позволит разработать меры профилактики и контроля возникающих инфекций, снизить прямой и косвенный экономический ущерб от них.
– Каких результатов вы ожидаете?
– Мы рассчитываем выяснить механизмы влияния иммунной системы летучих мышей в разные этапы их жизненного цикла – до, во время и после гибернации – на состав и свойства кишечной микробиоты. Благодаря этому будут определены и потенциальные предикторы развития новых инфекций. Предполагаем, что на фоне снижения функционирования иммунной системы во время гибернации летучих мышей мы сможем увидеть конкретные пути изменения состава и свойств микробиоты, которые являются причиной развития новых инфекционных агентов.
Мы проведем иммунофенотипирование – подсчет при помощи моноклональных антител – клеток иммунной системы. Будут получены данные об экспрессии генов-регуляторов иммунной системы, данные об изменении уровня антител в динамике жизненного цикла, данные о генах вирулентности, антибиотикорезистентности, филогенетике и превалентности вирусов и бактерий в составе кишечной микробиоты синантропных рукокрылых. Эти данные сами по себе будут представлять ценность для создания и корректировки существующих методов профилактики и эпизоотологического контроля инфекций животных и человека. Кроме того, эти данные будут использованы для создания прогностической модели влияния взаимоотношений иммунной системы и микробиоты рукокрылых на возникновение новых инфекций. А полученные базы данных будут применены для расчета статистически обоснованных и значимых предикторов инфекций, порождаемых микробиотой летучих мышей. Что в совокупности с остальными результатами обуславливает практическую пользу проекта.
Полученные результаты будут соответствовать целям Всемирной организации по охране здоровья животных, зафиксированным в программе Worldwide Monitoring System for Wild Animal Diseases, и представят ценные геномные и эпизоотологические данные для южных регионов Российской Федерации. В дополнение ко всему полученные массивы данных станут основой для интеллектуального анализа поисковыми алгоритмами и создания автоматических систем предупреждения возникновения новых болезней, общих для животных и человека.
