Пандемия гриппа со шлейфом

stlouis001-pic510-510x340-78084

Ученые из МГУ сделали шаг к предсказанию пандемий гриппа, изучив связь между краткосрочными и долгосрочными мутациями вируса

Источник: gazeta.ru

Пандемии гриппа можно предсказать, используя результаты работы ученых МГУ, которые первыми в мире изучили связь между двумя событиями: точечными мутациями, из-за которых возникает сезонный грипп, и крупными генетическими изменениями (реассортациями), вызывающими большие пандемии.

Каждый год эпидемии гриппа уносят сотни тысяч жизней. Хотя вакцинация от гриппа довольно эффективна, грипп не удается искоренить полностью из-за его необычайно высокой скорости эволюции. Каждый новый штамм гриппа, распространяющийся по планете, несколько отличается от штамма предыдущего года, обманывая нашу иммунную систему и делая менее эффективными вакцины, с помощью которых мы пытаемся с ним бороться. Кроме того, время от времени появляется радикально новый штамм, который ставит все человечество перед угрозой пандемии. И то и другое является результатом происходящих с вирусом генетических изменений, но разного масштаба.

Сезонный грипп возникает из-за точечных мутаций, а большие пандемии часто связаны с крупными генетическими изменениями — реассортациями.

Связь между этими типами событий впервые исследовали российские ученые с факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ им. М.В. Ломоносова в сотрудничестве с коллегами из Центрального НИИ эпидемиологии и Института проблем передачи информации (ИППИ) РАН; один из авторов, профессор Алексей Кондрашов, аффилирован с Мичиганским университетом. Статья с результатами их работы вышла в ночь на пятницу в журнале PLoS Genetics.

«Геном вируса гриппа состоит не из одной молекулы ДНК или РНК, как у многих вирусов, а из восьми отдельных сегментов, в чем-то похожих на хромосомы человека. Каждый такой сегмент — отдельная молекула РНК», — объясняет ведущий автор статьи Георгий Базыкин, ведущий научный сотрудник факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ и заведующий сектором молекулярной эволюции ИППИ РАН. Если в одну клетку попадают вирусы разных штаммов, их геномы могут обмениваться этими сегментами — это и называется реассортацией. Так возникает геном, состоящий, скажем, из трех сегментов от одного штамма и пяти сегментов — от другого штамма.

«Большинство крупнейших эпидемий гриппа ХХ века возникали в результате таких реассортаций, — продолжает Георгий Базыкин. — Мы можем посмотреть на штаммы, которые привели к возникновению этих эпидемий, и увидеть, что в них встречаются такие сочетания вирусных сегментов, которые не встречались раньше.

Так было с пандемиями 1957 и 1968 годов, так было со свиным гриппом 2009 года, ну и самая страшная на исторической памяти эпидемия гриппа — испанка 1918 года, по всей видимости, была так же устроена, хотя про такие давние события трудно сказать наверняка».

В результате реассортации может возникнуть очень вирулентный штамм вируса, так как крупные генетические изменения делают его непривычным для клеток иммунной системы, и вирус успешно распространяется по популяции.

Это один путь эволюции вируса, который специалисты называют антигенным сдвигом. Но есть еще антигенный дрейф — когда свойства вируса меняются не скачкообразно, а медленно и постепенно из-за накопления небольших мутаций. Эти мутации приводят к изменению антигенных белков, в первую очередь поверхностных белков вируса — гемагглютинина (НА) и нейраминидазы (NA). Гены, кодирующие эти белки, непрерывно и быстро эволюционируют в ходе гонки вооружений между вирусом и иммунитетом.

«Ежегодные вспышки сезонного гриппа обусловлены в основном таким антигенным дрейфом, — объясняет Георгий Базыкин. — Поэтому каждый год многие из нас болеют гриппом, причем каждый год мы заражаемся новым штаммом все время меняющегося вируса».

Связь между этими процессами — большими и маленькими изменениями вируса гриппа — до сих пор никто не изучал.

Чтобы заполнить этот пробел, российские исследователи сперва научились определять реассортации, происходящие в истории вируса. Они работали с вирусом гриппа A H3N2, с которым человечество впервые столкнулось в 1968 году. Используя базу секвенированных геномов 1376 штаммов вируса, они биоинформатическими методами реконструировали все происходившие с ним реассортации и нанесли их на эволюционное дерево вируса. А затем ученые проверили предположение, что такие большие генетические изменения повышают частоту мелких изменений — точечных мутаций, ведущих к заменам аминокислот.

Предположение подтвердилось — реассортации ускоряют последующие аминокислотные замены.

«Мы предполагаем, что, скорее всего, это связано с тем, что реассортировавшие гены вируса оказываются в новом генетическом окружении, — говорит Георгий Базыкин. — Поскольку между генами существует взаимодействие, то, если изменился ген А, и ген В тоже стремится измениться. В результате за событиями реассортации тянется шлейф из дополнительно накапливающихся точечных мутаций».

Поскольку именно реассортации приводят к появлению вызывающих пандемии штаммов вируса гриппа, полученные результаты могут быть использованы для предсказания их возникновения в будущем.

Материал подготовлен отделом науки «Газеты.Ru» и МГУ в рамках сотрудничества с «Фестивалем науки».

Список использованной литературы:

Інструкція до застосування медичного препарату НАЗОФЕРОН; 2) «Аллергология и иммунлогия: национальное руководство» под. ред.. Р.М. Хаитова, Н.И. Ильиной – М.: ГЭОТАР-Медиа. 2009 г.; 3) Г.М. Драннік. Клінічна імунологія та алергологія. – Київ. «Здоров’я», 2006 р. 4) Наказ МОЗ України від 16.09.2011 № 595 «Про порядок проведення профілактичних щеплень в Україні та контроль якості й обігу медичних імунобіологічних препаратів»; 5) Г.В. Бекетова «Інтерферони в лікуванні гострих респіраторних інфекцій у дітей», журнал «Ліки України» № 3, (149), 2011 р.; 6) Шехтман М.М., Положенкова Л.А. Гострі респіраторні захворювання у вагітних / / Гінекологія. – 2005. – Т. 7. – № 2. – С. 34-37; 7)Приступа, Л.Н. Грип та гострі респіраторні вірусні інфекції у вагітних: Особливості Лікування та профілактики / / Медичні аспекти здоров’я жінки. – 2008. – № 5 (14). – С. 14-19; 8) Тарбаева Д.А., Костинов М.П., Загородня Е.Д., Іозефсон С.А., Черданцев А.П.Акушерскі і перинатальні наслідки вагітності, ускладненої гострою респіраторною інфекцією в II триместрі гестації / / Журнал “Акушерство і гінекологія.” – 2012. – № 2; 9) С.О.Крамарєв, д.м.н., професор В.В. Євтушенко «Оцінка ефективності рекомбінантного інтерферону альфа для лікування та профілактики гострих респіратоних вірусних інфекцій у дітей», журнал «Здоров’я України», № 18/1, 2008 р.; 10) А.А.Ярилин. Імунологія. Підручник. Москва. «Геогар-медіа». 2010 р.; 11) О.М. Біловол, П.г. Кравчун, В.Д. Бабаджан. «Клінічна імунологія та алергологія». Навчальний посібник медичних ВНЗ IV рівня акредитації та медичних факультетів університетів. Харків. «Гриф», 2011 р.; 12) С.О. Крамарєв, О.В. Виговська, О.Й. Гриневич «Обгрунтування застосування препаратів інтерферону при гострих респіраторних інфекціях у дітей», журнал «Клінічна імунологія. Алергологія. Інфектологія. 2007. № 10.»; 13) Є.І. Юліш, д.м.н. професор О.Є. Чернишева, Ю.А. Сорока «Інтерферонотерапія при ГРВІ і дітей», журнал «Здоров’я України» № 1(16), березень 2011 р.; 14С.П. Кривопустов «Інтаназальне використання інтраназального інтерферону альфа в педіатрії», журнал «Здоров’я України № 1, квітень 2010 р.»; 14) Лікування гострих респіраторних вірусних інфекцій у дітей, які часто хворіють: прості відповіді на складні запитання. Л.В. Беш, О.І. Мацюра, Львівський національний медичний університет ім. Данила Галицького, Львівський міський дитячий алергологічний центр. 2012 р.; 15) Діти, які часто хворіють: дискусійні питання і можливості їх вирішення. Л.В. Беш, Львівський національний медичний університет ім. Данила Галицького, Львівський міський дитячий алергологічний центр. 2011 р.; 16) Назоферон – на варті здоров’я у дітей. А.П. Волосовець. 2010 р.; 17) Наказ МОЗ України від 07.11.2009 № 814 "Про затвердження Клінічного протоколу діагностики та лікування у дітей пандемічного грипу, спричиненого вірусом (А H1/N1 Каліфорнія)"; 18) Наказ МОЗ України від 13.11.2009 № 832 "Про внесення змін до наказу МОЗ від 20.05.2009 №189-Адм „Про затвердження „Протоколу діагностики та лікування нового грипу А H1/N1 Каліфорнія) у дорослих"; 19) Наказ МОЗ України від 09.07.2004 № 354 Про затвердження Протоколів діагностики та лікування інфекційних хвороб у дітей; 20) Наказ МОЗ України від 21.04.2005 № 181 Про затвердження Протоколів надання медичної допомоги дітям за спеціальністю "дитяча отоларингологія"; 21) Наказ МОЗ України від 03.07.2006 № 433 Про затвердження протоколів надання медичної допомоги за спеціальністю „Пульмонологія"; 22) Наказ МОЗ України від 13.01.2005 № 18 Про затвердження Протоколів надання медичної допомоги дітям за спеціальністю "дитяча пульмонологія"; 23) Наказ МОЗ України від 09.07.2004 № 355 Про затвердження Протоколів лікування дітей за спеціальністю "Дитяча імунологія"; 24) Грип у дітей. О. К. Александрова. Посібник для лікарів та учнів медичних ВУЗІВ. Краснодар 2008; 25) ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ І МІКРОБІОЛОГІЯ ОСНОВИ ВІРУСОЛОГІЇ ОСОБЛИВОСТІ РЕПРОДУКЦІЇ ВІРУСІВ. Навчальний посібник для модульно-рейтингової технології навчання. С.В. Лаптєв, Н.І. Мезенцева. Бійськ 2005.; 26) Особливості харчування вагітних і жінок у період лактації. Н.А. Коровіна, Н.М. Подзолкова, І.М. Захарова. Москва 2008; 27) «Тиждень за тижнем». Сучасний довідник для майбутніх мам. Бердникова О.В. Москва 2007; 28) МЕДСЕСТРИНСТВО ПРИ ІНФЕКЦІЙНИХ ХВОРОБАХ. М.А. Андрейчин. О.Л. Івахів. Тернопіль, «Укрмедкнига», 2002 р.; 29) Вакцинація дитини. Краще запобігти, ніж захворіти. Інформація для батьків ©UNICEF/UKRAINE/2010/G.Pirozzi; 30) МЕДСЕСТРИНСТВО В ТЕРАПІЇ. За загальною редакцією проф. М.І. Шведа та проф. Н.В. Пасєчко. Тернопіль..