Птичий грипп H5N1: одной мутации теперь достаточно, чтобы приблизить его к риску пандемии
Исследования показывают, что одной мутации в вирусе H5N1, которым недавно заразились коровы, достаточно, чтобы повысить его потенциал передачи от человека к человеку и риск превращения в пандемию. Более того, обмениваясь генами с другими вирусами человеческого гриппа, он может приобрести пандемический потенциал практически мгновенно. Эти наблюдения подчеркивают важность мониторинга эволюции вируса.
Эпидемия птичьего гриппа, поразившая молочные фермы в США, вызывает все большее беспокойство. Хотя первоначально вирус заражал только домашнюю птицу и морских птиц, с марта этого года он начал распространяться на крупный рогатый скот и домашних животных. За последнюю неделю вирус был обнаружен в 675 коровьих стадах в 15 штатах США. Он также вызвал смертельные инфекции у многих других млекопитающих, контактировавших с зараженными птицами.
На сегодняшний день не зарегистрировано ни одного случая передачи вируса от человека к человеку. Случаи заболевания людей, выявленные в последние месяцы, связаны с контактом с зараженной средой или животными. Однако органы здравоохранения обеспокоены способностью вируса более эффективно распространяться среди людей. В октябре прошлого года вирус был впервые обнаружен у свиней, которые являются отличными инкубаторами для вируса, что указывает на то, что он быстро мутирует и расширяет круг потенциальных хозяев.
Исследование Исследовательского института Скриппса, опубликованное в журнале , подтверждает потенциал вируса к быстрой эволюции, показывая, что одной мутации в штамме, который недавно заразил коров, было бы достаточно, чтобы повысить его способность к передаче вируса от человека к человеку. Инфицируя людей, вирус получит больше мутаций, что увеличит его способность вызвать пандемию.
Повышение потенциала передачи вируса с помощью одной мутации
Вирусы гриппа связываются со своими хозяевами с помощью белка гемагглютинина, который связывается с гликанами — рецепторами клеточной поверхности, состоящими из молекул сахара и белков. Штаммы H5N1 в основном заражают хозяев с гликановыми рецепторами, содержащими сиаловую кислоту птичьего типа. Чтобы заразить других хозяев, они мутируют, распознавая их специфические сиалилированные гликановые рецепторы. Чтобы распространяться среди людей, они распознают сиалилированные гликаны человеческого типа.
«Очень важно отслеживать изменения в специфичности рецепторов (способ, которым вирус распознает клетки хозяина), поскольку связывание рецепторов — ключевой шаг к передаче вируса», — объясняет в пресс-релизе Ян Уилсон, соавтор исследования и профессор структурной биологии в Институте Скриппса.
Чтобы выявить эти изменения, группа исследователей внесла несколько мутаций в гемагглютинин штамма H5N1 2.3.4.4b, который передается человеку через контакт с инфицированным крупным рогатым скотом. Мутации были выбраны таким образом, чтобы отражать те, которые могут возникнуть естественным образом. Они обнаружили, что мутация Q226L значительно улучшает способность вируса связываться с сиалилированными гликанами человеческого типа.
«Эти результаты демонстрируют легкость эволюции вируса для распознавания рецепторов человеческого типа», — объясняет Тинг-Хуи Лин, ведущий автор исследования. «Однако наше исследование не предполагает, что такая эволюция уже произошла или что нынешний вирус H5N1, который имеет только эту мутацию, передается от человека к человеку», — добавляет он.
Второй этап исследования заключался в оценке того, как подобная мутация могла возникнуть естественным путем, и ее последствий. Для этого ученые провели продвинутые тесты на связывание, имитирующие процесс, в ходе которого вирус прикрепляется к клетке. Это позволило детально проследить, как мутировавший гемагглютинин H5N1 взаимодействует с рецепторами человеческого типа. Они обнаружили, что мутация Q226L дает вирусу возможность имплантации, которой у него раньше не было.
Эти наблюдения согласуются с результатами исследования Медицинского центра Университета Эразма в Нидерландах, которое показало, в частности, что вариант H5N1 2022 года (H5N1 2.3.4.4b) эффективнее связывается с клетками человека и лучше реплицируется в них, чем вариант 2005 года (H5N1 2.3.2.1). Результаты исследования подробно описаны на платформе предварительной публикации .
Обмен генами с другими вирусами гриппа
Однако исследователи отмечают, что одной этой мутации недостаточно, чтобы вызвать пандемию. Для эффективного распространения вируса от человека к человеку, вероятно, необходимы и другие изменения, такие как мутации в основной полимеразе 2 (E627K), которые улучшают репликацию и стабильность вируса в клетках человека. Однако если штамм вируса, заражающий человека, приобретет мутацию «переключателя» рецепторов, то с большей вероятностью у него появятся и другие.
С другой стороны, вирус может приобрести все эти мутации одновременно, обменявшись генами с вирусом гриппа человека при заражении одной особи, и таким образом мгновенно развить пандемический потенциал. Несколько пандемий гриппа были вызваны подобным процессом. «Это очень тревожно», — сказал New Scientist Арис Кацуракис из Оксфордского университета.
Эти результаты подчеркивают необходимость бдительного наблюдения за эволюцией этого вируса, а также других вирусов гриппа, заражающих человека. Хотя вероятность новой пандемии в настоящее время невелика, «постоянный мониторинг генетических изменений по мере их возникновения позволит нам лучше подготовиться к признакам повышения трансмиссивности», — объясняет Уилсон. «Подобные исследования помогают нам выявлять мутации, которые необходимо отслеживать, и определять соответствующие ответные меры», — заключает он.