Анализ ДНК из воды и пиявок выявил вирусы, циркулирующие в дикой природе
Учёные из Немецкого института исследований зоопарков и дикой природы имени Лейбница (Leibniz-IZW) оценили возможность обнаружения вирусов млекопитающих без отлова животных, проанализировав воду из водопоев в Африке и Монголии и кровь из пиявок из Юго-Восточной Азии. Для идентификации как известных, так и новых для науки вирусов в образцах использовали высокопроизводительное секвенирование. Оба подхода оказались подходящими инструментами для исследований по предотвращению пандемий, так как позволяют находить и отслеживать резервуары вирусов дикой природы. Например, был обнаружен новый коронавирус, вероятно, связанный с оленями Юго-Восточной Азии. Результаты опубликованы в журнале Methods in Ecology and Evolution.
Поиск и мониторинг резервуаров вирусов дикой природы, таких как SARS-CoV-2 (чей резервуар до сих пор не обнаружен), — сложная задача. Многие места обитания труднодоступны, а виды сложно найти или поймать. Для предотвращения будущих пандемий, подобных COVID-19, срочно нужны новые эффективные методы обнаружения и отслеживания вирусов, циркулирующих в дикой природе. Подходы на основе экологической ДНК (eDNA) и ДНК, полученной от беспозвоночных (iDNA), в сочетании с высокопроизводительным секвенированием могут расширить доступный инструментарий. Учёные оценили воду и кровь пиявок на способность выявлять вирусы. Обычное ограничение таких образцов — крошечные количества низкокачественной ДНК, особенно ДНК патогенов. Поэтому авторы использовали современный подход «гибридизационного захвата», чтобы «выловить» последовательности, сходные с известными вирусами позвоночных, а затем секвенировали их с помощью сложных высокопроизводительных методов. Подход оказался успешным и позволил идентифицировать известные и новые вирусы как в воде, так и в образцах пиявок.
Из ДНК водных образцов были выделены несколько вирусов, обычных для зебр и диких ослов, что ожидаемо, так как эти животные часто посещают водопои в большом количестве. В случае вирусов, найденных в африканских водопоях, авторы в отдельной публикации показали, что вирусы всё ещё заразны, что позволяет предположить, что сама вода может быть источником вирусной передачи.
Из пиявок Юго-Восточной Азии было идентифицировано множество известных, а также новых вирусов. Особый интерес представляет новый, ранее неизвестный науке коронавирус, который потенциально представляет собой совершенно новый род в семействе Coronaviridae и, по-видимому, связан с видами оленей.
«Для многих самых смертоносных вирусов, таких как Эбола, мы до сих пор не знаем, откуда они берутся, — говорит профессор Алекс Гринвуд, глава отдела болезней диких животных. — Текущая пандемия показывает, что мы всё ещё очень мало знаем о вирусном разнообразии в природе. Новые методы могут помочь нам идентифицировать новые вирусы и их потенциальных хозяев без обычных логистических и этических проблем, связанных с прямым сбором образцов от диких животных».
Экологическая ДНК оказывается полезной в различных контекстах, включая характеристику разнообразия видов дикой природы в труднодоступных регионах, изучение древних популяций и, совсем недавно, исследования патогенов. eDNA из воды и ДНК из кровососущих беспозвоночных могут быть полезны в разных средах.
«Вода — это важнейший ресурс для жизни и, особенно в районах с сезонной нехваткой, точка концентрации животных», — отмечает Гринвуд.
«Наземные пиявки часто в изобилии встречаются в районах предыдущего возникновения вирусов в Юго-Восточной Азии, и их кровяные обеды можно использовать для идентификации млекопитающих-хозяев, включая патогены, содержащиеся в их крови, — добавляет доктор Никколо Альфано, бывший постдок отдела болезней диких животных и экологической динамики Leibniz-IZW, ныне работающий в Университете Павии в Италии. — Мы идентифицировали вирусы млекопитающих из пяти разных вирусных семейств в наших образцах пиявок, и более 50 % образцов содержали вирусы млекопитающих. Некоторые из них, такие как цирковирус свиней или аннеловирус медведя, можно было отнести к бородатой свинье и малайскому медведю — их хозяевам, которые также были обнаружены в образцах пиявок. Наиболее интересным было открытие нового коронавируса, так как это показало, что с помощью нашего метода мы способны обнаруживать ранее неизвестные науке вирусные патогены, циркулирующие в дикой природе», — добавляет Альфано. Это может помочь выявить потенциально инфекционные вирусы на ранней стадии и предотвратить возможные будущие эпидемии.
Для дальнейшей работы потребуется охарактеризовать вновь обнаруженные вирусы, например, секвенировать их полные геномы и подтвердить связи «хозяин-вирус». Кроме того, водопои или пиявки есть не во всех средах. Почва, фекалии и другие беспозвоночные представляют собой дополнительные источники нуклеиновых кислот, которые можно использовать для дополнения прямого отбора проб от животных и улучшения нашей способности обнаруживать и отслеживать вирусы по мере выхода из текущей пандемии и, надеемся, научиться предотвращать их в будущем.