Что определяет пандемический потенциал вируса? Родственники SARS-CoV-2 дают подсказки
Ближайшие известные родственники SARS-CoV-2 — два коронавируса летучих мышей, обнаруженные в Лаосе, — могут плохо передаваться между людьми, несмотря на генетическое сходство с вирусом, вызывающим COVID-19. Это показало новое исследование Йельского университета.
Результаты, опубликованные 29 июля в журнале Nature Microbiology, дают ключи к пониманию, почему одни вирусы обладают большим «пандемическим потенциалом», чем другие, и как исследователи могут выявлять такие вирусы до их широкого распространения.
Чтобы вызвать пандемию, вирус должен уметь передаваться между людьми, проникать в клетки человека, уклоняться от защитных систем организма и вызывать заболевание. SARS-CoV-2, вирус, спровоцировавший пандемию COVID-19, способен на всё это. Но до сих пор неясно, почему он настолько эффективен.
«Мы не знаем, что придает вирусу пандемический потенциал», — говорит Марио Пенья-Эрнандес, ведущий автор исследования.
Эти штаммы от летучих мышей на 97% идентичны SARS-CoV-2 генетически, и мы предполагали, что их фенотипическое поведение — то, как они заражают и вызывают болезнь, — будет похоже на SARS-CoV-2. Но оказалось, что это не так.
Хотя коронавирусы летучих мышей могли эффективно проникать в некоторые клетки человека и уклоняться от защитных систем (часто даже лучше, чем SARS-CoV-2), они плохо передавались между хомяками и вызывали более легкое заболевание у мышей.
«Результаты показывают, что мы не можем определить по одним лишь геномам, какие штаммы вирусов способны вызвать пандемию», — говорит Пенья-Эрнандес.
В исследовании ученые использовали копии двух коронавирусов летучих мышей и проверили, насколько хорошо они заражают культивируемые в лаборатории клетки дыхательных путей человека и грызунов.
Исследователи обнаружили, что, хотя два коронавируса летучих мышей эффективно заражали клетки, выделенные из бронхов человека, они плохо реплицировались в клетках из носа.
«Это важно, поскольку большинство передач вируса, вероятно, происходит в носу», — говорит Акико Ивасаки, старший автор исследования. «Тот факт, что эти вирусы не реплицируются в носу так же хорошо, как SARS-CoV-2, может быть важным показателем того, почему они не передавались на животных моделях».
В исследовании также обнаружили, что два коронавируса летучих мышей способны уклоняться от определенных молекул врожденного иммунитета, которые борются с инфекциями.
«Итак, вирусы могут заражать клетки дыхательных путей и уклоняться от защитных сил организма, но при этом они все равно не передавались между животными», — говорит Крейг Уилен, старший автор исследования. «SARS-CoV-2 мог уклоняться от врожденного иммунитета и передаваться, поэтому это говорит нам о том, что этим коронавирусам летучих мышей не хватает чего-то, что есть у SARS-CoV-2».
Одним из таких недостающих элементов является молекулярный участок, известный как «сайт расщепления фурином». В SARS-CoV-2 и некоторых других вирусах белок-«шип» вируса может быть разрезан ферментом фурином, чтобы вирус мог эффективно проникать в клетки человека.
Предыдущие исследования показали, что мутировавшие версии SARS-CoV-2, лишенные этого сайта, менее легко передаются и вызывают менее тяжелое заболевание. В новом исследовании ученые также обнаружили, что SARS-CoV-2 без этого сайта расщепления так же плохо реплицировался в клетках носа, как и два коронавируса летучих мышей. У хомяков вирусы, лишенные сайтов расщепления фурином, быстро вытеснялись теми, у которых они были.
Наличие у вируса этого сайта расщепления может быть одной из особенностей, на которую стоит обращать внимание при поиске вирусных угроз. Однако вероятно, что и другие вирусные особенности из этого семейства также придают потенциал передачи или способность вызывать заболевание.
Это подчеркивает важность изучения этих вирусов в лаборатории для выявления таких особенностей. Например, то, насколько хорошо вирус реплицируется в клетках носа, также может служить косвенным показателем для оценки его способности к передаче.
В целом, результаты показывают, что эти два коронавируса летучих мышей представляют более скромную угрозу для человека, хотя возможно, что небольшие генетические изменения в этих или подобных вирусах могут эволюционировать и значительно повысить риск пандемии.
Однако даже в случае перехода вирусов к людям исследователи обнаружили, что адаптивный иммунитет против SARS-CoV-2 обеспечивает защиту: образцы сыворотки крови людей, вакцинированных против SARS-CoV-2 или ранее инфицированных им, нейтрализовали эти вирусы.
«Но понимание того, обладают ли вирусы потенциалом передачи между людьми, важно», — говорит Ивасаки. «Потому что если однажды мы найдем вирус, который является передаваемым и достаточно отличным от SARS-CoV-2, чтобы у нас не было против него иммунитета, то мы сможем создать вакцины и другие стратегии для борьбы с ним. У нас будет фора».