Новые научные данные вызывают серьёзную озабоченность: всего одна ключевая мутация в штамме птичьего гриппа H5N1, который начал заражать крупный рогатый скот, может значительно усилить его способность передаваться между людьми, повышая риски возникновения новой пандемии. Ещё более тревожным является тот факт, что обмен генетическим материалом с циркулирующими вирусами сезонного гриппа человека может практически мгновенно наделить H5N1 пандемическим потенциалом. Эти выводы делают постоянный и тщательный мониторинг эволюции вируса критически важной задачей для глобального здравоохранения.
Распространение вируса на новые виды
Вспышки высокопатогенного птичьего гриппа, охватившие молочные фермы США, стали новым тревожным этапом в эволюции вируса. Если раньше H5N1 в основном поражал птиц, то с марта текущего года он начал активно инфицировать крупный рогатый скот и некоторых домашних животных. Только за последнюю неделю вирус был выявлен в 675 стадах коров, расположенных в 15 штатах. Кроме того, фиксируются смертельные случаи среди различных видов млекопитающих, контактировавших с заражёнными птицами, что свидетельствует о расширении круга хозяев.
На данный момент устойчивой передачи вируса от человека к человеку не зафиксировано. Все известные случаи заражения людей в последние месяцы были связаны с прямым контактом с инфицированными животными или загрязнённой средой. Однако способность вируса адаптироваться вызывает серьёзные опасения у эпидемиологов. Тот факт, что вирус был обнаружен у свиней ещё в октябре прошлого года — животных, известных как «смесители» для вирусов гриппа, — указывает на его активную мутацию и поиск новых экологических ниш.
Ключевое открытие: мутация-«переключатель»
Исследование, проведённое учёными из Scripps Research и опубликованное в журнале «Science», подтвердило возможность быстрой эволюции вируса. Оно показало, что одной точечной мутации в белке гемагглютинина штамма H5N1, циркулирующего среди коров, достаточно для резкого повышения его сродства к человеческим клеткам. Когда вирус попадает в организм человека, давление отбора может ускорить появление таких мутаций, приближая момент, когда он сможет эффективно распространяться в человеческой популяции.
Как вирус учится заражать людей
Вирусы гриппа проникают в клетки хозяина с помощью поверхностного белка гемагглютинина, который связывается с особыми рецепторами на клеточной мембране — сиалилированными гликанами. Птичьи штаммы, включая H5N1, обычно распознают рецепторы с определённым типом сиаловой кислоты, характерным для птиц. Чтобы заразить млекопитающих, вирусу необходимо мутировать и «научиться» связываться с человеческим вариантом этих рецепторов.
«Мониторинг изменений в специфичности рецепторов крайне важен, поскольку именно связывание с рецептором является первым и критическим шагом в заражении клетки», — пояснил соавтор работы, профессор структурной биологии Ян Уилсон.
Обратите внимание: Учёные разработали революционную технологию для исследования египетских мумий.
Чтобы смоделировать естественную эволюцию, исследователи ввели в гемагглютинин штамма H5N1 (линия 2.3.4.4b) несколько мутаций, которые уже встречаются в природе. Эксперимент выявил, что мутация, обозначенная как Q226L, кардинально повышает способность вируса связываться именно с человеческими рецепторами.
«Наши результаты демонстрируют, что вирусы могут относительно легко эволюционировать для распознавания рецепторов человека, — объясняет ведущий автор исследования Тин-Хуэй Линь. — Однако важно подчеркнуть: это не означает, что такая эволюция уже произошла в полевых условиях, и не говорит о том, что текущие мутировавшие штаммы H5N1 способны к передаче от человека к человеку».
На втором этапе учёные детально изучили механизм этой мутации, проведя расширенные тесты, имитирующие процесс прикрепления вируса к клетке. Они обнаружили, что мутация Q226L предоставляет вирусу ранее недоступную «точку опоры» для заражения человеческих клеток. Эти данные согласуются с независимым исследованием Медицинского центра Университета Эразма (Нидерланды), которое показало, что современный вариант H5N1 (2.3.4.4b) связывается и заражает клетки человека эффективнее, чем более старые штаммы. Подробности доступны на платформе BioRxiv.
Опасность генетического обмена
Исследователи подчёркивают, что одной мутации в гемагглютинине, хотя она и критически важна, может быть недостаточно для начала пандемии. Для эффективного распространения среди людей вирусу могут потребоваться и другие адаптации, например, мутации в полимеразном комплексе (такие как E627K), которые улучшат его размножение в клетках человека. Однако если вирус, уже способный заражать людей, приобретёт мутацию-«переключатель» рецептора, это создаст идеальные условия для накопления остальных необходимых изменений.
Существует и более быстрый, а потому более опасный сценарий: вирус H5N1 может одномоментно получить набор нужных генов, обменявшись ими с вирусом сезонного гриппа человека при ко-инфекции одного хозяина. Такой реассортантный вирус может мгновенно обрести пандемический потенциал. Именно подобные процессы лежали в основе нескольких пандемий гриппа в прошлом. «Это очень тревожная перспектива», — прокомментировал выводы исследования вирусолог Арис Кацуракис из Оксфордского университета.
Важность бдительного мониторинга
Все эти данные подчёркивают исключительную важность постоянного и всестороннего мониторинга генетических изменений в вирусах гриппа, способных инфицировать людей. Хотя непосредственная угроза пандемии оценивается как невысокая, только систематическое наблюдение позволит вовремя обнаружить признаки возрастающей заразности. «Подобные фундаментальные исследования помогают нам определить, какие именно мутации необходимо отслеживать в первую очередь, и позволяют заранее планировать адекватные ответные меры», — заключил профессор Уилсон.
Все последние новости здравоохранения и медицины читайте на New-Science.ruБольше интересных статей здесь: Новости науки и техники.