Учёные в Швейцарии разрешили загадку столетней давности, расшифровав геном вируса гриппа 1918 года от сохранившегося пациента из Цюриха. Эта древняя РНК показала, что вирус уже был адаптирован к человеку в самом начале пандемии, и нёс в себе мутации, делавшие его более заразным и устойчивым к иммунитету. Впервые применив метод восстановления хрупкой РНК из сохранившейся ткани, исследователи получили редкие данные о том, как эволюционируют вирусы. Исследование не только воссоздаёт историю одной из самых смертоносных вспышек инфекции, оно вооружает нас критически важными знаниями для борьбы с будущими пандемиями с помощью более совершенных научных стратегий.
Исследователи из университетов Базеля и Цюриха воспользовались историческим образцом из Медицинской коллекции Цюрихского университета для расшифровки генома вируса, ставшего причиной пандемии гриппа в Швейцарии в 1918–1920 гг. Генетический материал вируса показывает, что у него уже были выработаны ключевые факторы адаптации к человеку в самом начале самой смертельной пандемии гриппа в истории.
Новые вирусные эпидемии представляют для публичного здоровья большую угрозу. Понимание того, как эволюционируют вирусы и извлечение уроков из пандемий прошлого крайне необходимы для разработки целенаправленных ответных мер. Так называемый испанский грипп 1918–1920 годов был одной из самых разрушительных пандемий за всю историю человечества, унеся жизни от 20 до 100 миллионов жителей планеты. И всё же, до настоящего времени немного было известно о том, как этот вирус гриппа мутировал и адаптировался в ходе пандемии.
Секвенирование вируса возрастом свыше 100 лет
Международная группа исследователей под руководством Верены Шунеманн, палеонтолога и профессора археологии при Базельском университете (до этого она работала в Цюрихском университете), воссоздала первый швейцарский геном вируса гриппа, послужившего причиной пандемии 1918–1920 годов. В целях исследования учёные воспользовались вирусом возрастом свыше 100 лет, взятым из хранящегося в формалине влажного образца из медицинской коллекции Института эволюционной медицины Цюрихского университета. Вирус принадлежал 18-летнему пациенту из Цюриха, умершему в ходе первой волны пандемии в Швейцарии и подвергшемуся аутопсии в июле 1918 г.
Три главные адаптации в швейцарском геноме вируса
«Это был первый случай оценки генома гриппа швейцарской пандемии 1918–1920 годов. Мы получили новые знания о динамике адаптации вируса в Европе в начале пандемии», — говорит последний автор работы Верена Шунеманн. Сравнив швейцарский геном с германским и североамериканским геномами вируса гриппа, опубликованными ранее, учёные смогли показать, что швейцарский штамм уже обладал тремя ключевыми адаптациями к человеку, которые затем сохранялись в вирусной популяции до конца пандемии.
Две из этих мутаций сделали вирус более устойчивым к противовирусной компоненте иммунной системы человека — важному барьеру, защищающему от переноса вирусов птичьего типа от животных к человеку. Третья мутация касалась белка в вирусной мембране, улучшающего её способность связываться с рецепторами в клетках человека, делая вирус более стойким и заразным.
Новый метод секвенирования генома
В отличие от аденовирусов, вызывающих обычную простуду и состоящих из стабильной ДНК, вирусы гриппа несут свою генетическую информацию в форме РНК, которая разрушается намного быстрее. «Древняя РНК сохраняется в течение длительного времени только при очень специфических условиях. Поэтому мы разработали новый метод, чтобы улучшить возможность восстановления фрагментов древней РНК из подобных образцов», — говорит Христиан Урбан, первый автор исследования из Цюрихского университета. Этот новый метод теперь можно использовать для воссоздания других геномов древних РНК-вирусов и он позволяет исследователям подтверждать аутентичность восстановленных фрагментов РНК.
Бесценные архивы
Для проведения исследования учёные работали рука об руку с сотрудниками Медицинской коллекции Цюрихского университета и Берлинского музея истории медицины университетского госпиталя Шарите. Медицинские коллекции — бесценный архив для восстановления геномов древних РНК-вирусов. Однако, потенциал этих образцов остаётся недостаточно использованным», — говорит Фрэнк Рюли, соавтор исследования и глава Института эволюционной медицины при Цюрихском университете.
Исследователи считают, что результаты их исследования окажутся особенно важными, когда придётся бороться с пандемиями в будущем. «Лучшее понимание динамики адаптации вирусов к человеку во время пандемии в течение длительного периода времени позволяет нам разработать модели для пандемий будущего», — говорит Верена Шунеманн.
«Благодаря нашему междисциплинарному подходу, сочетающему историко-эпидемиологические и генетические закономерности передачи вируса, мы можем заложить опирающееся на факты основание для вычислений», — говорит Каспар Штауб, соавтор из Цюрихского университета. Для этого потребуется дальнейшее воссоздание вирусных геномов, а также глубокий анализ, включающий более продолжительные интервалы.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Материалы предоставлены Университетом Цюриха (University of Zurich).
Вам также может быть интересно: