Вирус который убивает мужчин

Обновлено: 27.03.2024

Коронавирусу не важен пол человека, когда речь идет о заражении. Однако у мужчин чаще возникают осложнения. Такой вывод сделали китайские врачи, но совсем не объяснили, почему так. Кажется, они подвели итоги слишком рано.

Медики из Китая пришли к выводу, что мужчины и женщины одинаково часто заражаются коронавирусом. Но у представителей сильного пола чаще возникают осложнения, а смерть наступает в два раза чаще, чем у женщин.

Почти с самого начала эпидемии медики стали замечать, что болезнь намного чаще уносит жизни мужчин, чем женщин. Сначала биологи связали это с тем, что у мужчин в клетках легких больше молекул рецептора ACE2 — их вирус использует для заражения. Потом в этой гипотезе начали сомневаться, но большинство ученых все равно верили, что мужчины действительно больше подвержены COVID-19 именно по этой причине.

Врачи из пекинской больницы Тунжэнь еще раз проверили гипотезу и, как им показалось, приблизились к разгадке. Авторы исследования изучили статистику, полученную при лечении больных как в больнице Тунжэнь, так и других учреждениях Китая. В общей сложности медики посмотрели истории болезней более тысячи пациентов разных возрастов и социоэкономических категорий.

Анализ данных показал, что шансы заражения коронавирусной инфекцией одинаков как для мужчин, так и для женщин. Но вероятность смертельного исхода и осложнения заболевания разнились. Доля мужчин среди жертв коронавируса составляла 70%. Кроме того, люди, которые попали в реанимацию и нуждались в аппарате искусственной вентиляции легких, в основном были мужчинами.

Китайские исследователи провели параллель со вспышкой атипичной пневмонии в 2003 году, отметив, что тогда мужчины тоже чаще женщин получали осложнения и умирали от заболевания. Такую тенденцию ученые также связали с тем, что возбудитель использует рецепторы ACE2 для проникновения в клетки легких. Этих рецепторов больше в организме мужчины.

Путь через один рецептор

Лукашев посоветовал не воспринимать выводы китайских ученых как доказанный факт, потому что такую зависимость очень трудно выявить. Специалист подтвердил, что рецепторов АСЕ2 действительно больше в организме мужчины и именно их использует коронавирус, чтобы проникнуть в клетку, но это не значит, что количество рецепторов является определяющим фактором.

Их (рецепторов АСЕ2 — прим. ред.) у мужчин больше. Много было спекуляций про то, что поэтому гипертоники погибают более часто, но научных подтверждений этому нет. Это все на уровне гипотез

Лукашев объяснил технологию, по которой вирус проникает в организм человека, и при чем тут рецепторы. АСЕ2 — молекула, находящаяся на поверхности клеток, участвующая в регуляции артериального давления. Чтобы проникнуть в клетку, вирус должен связаться с какой-то молекулой. У каждого вируса есть свой рецептор, через который он может это сделать, а у 2019-nCoV это АСЕ2.

https://360tv.ru/media/uploads/article_images/2020/04/66276_2.PNG

Источник фото: NIAID-RML

Рано делать выводы

Генетика роли не играет. Роль играют соматические заболевания. У мужчин чаще гипертоническая болезнь встречается, предрасполагающая к тяжелому течению COVID-19. У мужчин больше стрессов, большая доля курильщиков с респираторными заболеваниями

Пестерев еще раз уточнил, что выводы китайских ученых — это пока только наблюдения, а значит, не нужно принимать это как факт.


Обзор

Автор
Редакторы

Обратите внимание!

Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.

Эволюция и происхождение вирусов

В 2007 году сотрудники биологического факультета МГУ Л. Нефедова и А. Ким описали, как мог появиться один из видов вирусов — ретровирусы. Они провели сравнительный анализ геномов дрозофилы D. melanogaster и ее эндосимбионта (микроорганизма, живущего внутри дрозофилы) — бактерии Wolbachia pipientis. Полученные данные показали, что эндогенные ретровирусы группы gypsy могли произойти от мобильных элементов генома — ретротранспозонов. Причиной этому стало появление у ретротранспозонов одного нового гена — env, — который и превратил их в вирусы. Этот ген позволяет вирусам передаваться горизонтально, от клетки к клетке и от носителя к носителю, чего ретротранспозоны делать не могли. Именно так, как показал анализ, ретровирус gypsy передался из генома дрозофилы ее симбионту — вольбахии [7]. Это открытие упомянуто здесь не случайно. Оно нам понадобится для того, чтобы понять, чем вызваны трудности борьбы с вирусами.

Из давних письменных источников, оставленных историком Фукидидом и знахарем Галеном, нам известно о первых вирусных эпидемиях, возникших в Древней Греции в 430 году до н.э. и в Риме в 166 году. Часть вирусологов предполагает, что в Риме могла произойти первая зафиксированная в источниках эпидемия оспы. Тогда от неизвестного смертоносного вируса по всей Римской империи погибло несколько миллионов человек [8]. И с того времени европейский континент уже регулярно подвергался опустошающим нашествиям всевозможных эпидемий — в первую очередь, чумы, холеры и натуральной оспы. Эпидемии внезапно приходили одна за другой вместе с перемещавшимися на дальние расстояния людьми и опустошали целые города. И так же внезапно прекращались, ничем не проявляя себя сотни лет.

Вирус натуральной оспы стал первым инфекционным носителем, который представлял действительную угрозу для человечества и от которого погибало большое количество людей. Свирепствовавшая в средние века оспа буквально выкашивала целые города, оставляя после себя огромные кладбища погибших. В 2007 году в журнале Национальной академии наук США (PNAS) вышла работа группы американских ученых — И. Дэймона и его коллег, — которым на основе геномного анализа удалось установить предположительное время возникновения вируса натуральной оспы: более 16 тысяч лет назад. Интересно, что в этой же статье ученые недоумевают по поводу своего открытия: как так случилось, что, несмотря на древний возраст вируса, эпидемии оспы не упоминаются в Библии, а также в книгах древних римлян и греков [9]?

Строение вирусов и иммунный ответ организма

Дмитрий Ивановский и Эдвард Дженнер

Рисунок 1. Первооткрыватель вирусов Д.И. Ивановский (1864–1920) (слева) и английский врач Эдвард Дженнер (справа).

Строение ВИЧ

Почти все известные науке вирусы имеют свою специфическую мишень в живом организме — определенный рецептор на поверхности клетки, к которому и прикрепляется вирус. Этот вирусный механизм и предопределяет, какие именно клетки пострадают от инфекции. К примеру, вирус полиомиелита может прикрепляться лишь к нейронам и потому поражает именно их, в то время как вирусы гепатита поражают только клетки печени. Некоторые вирусы — например, вирус гриппа А-типа и риновирус — прикрепляются к рецепторам гликофорин А и ICAM-1, которые характерны для нескольких видов клеток. Вирус иммунодефицита избирает в качестве мишеней целый ряд клеток: в первую очередь, клетки иммунной системы (Т-хелперы, макрофаги), а также эозинофилы, тимоциты, дендритные клетки, астроциты и другие, несущие на своей мембране специфический рецептор СD-4 и CXCR4-корецептор [13–15].

Генетическая организация ВИЧ-1

Одновременно с этим в организме реализуется еще один, молекулярный, защитный механизм: пораженные вирусом клетки начинают производить специальные белки — интерфероны, — о которых многие слышали в связи с гриппозной инфекцией. Существует три основных вида интерферонов. Синтез интерферона-альфа (ИФ-α) стимулируют лейкоциты. Он участвует в борьбе с вирусами и обладает противоопухолевым действием. Интерферон-бета (ИФ-β) производят клетки соединительной ткани, фибробласты. Он обладает таким же действием, как и ИФ-α, только с уклоном в противоопухолевый эффект. Интерферон-гамма (ИФ-γ) синтезируют Т-клетки (Т-хелперы и (СD8+) Т-лимфоциты), что придает ему свойства иммуномодулятора, усиливающего или ослабляющего иммунитет. Как именно интерфероны борются с вирусами? Они могут, в частности, блокировать работу чужеродных нуклеиновых кислот, не давая вирусу возможности реплицироваться (размножаться).

Вирус Эбола

Причины поражений в борьбе с ВИЧ

Тем не менее нельзя сказать, что ничего не делается в борьбе с ВИЧ и нет никаких подвижек в этом вопросе. Сегодня уже определены перспективные направления в исследованиях, главные из которых: использование антисмысловых молекул (антисмысловых РНК), РНК-интерференция, аптамерная и химерная технологии [12]. Но пока эти антивирусные методы — дело научных институтов, а не широкой клинической практики*. И потому более миллиона человек, по официальным данным ВОЗ, погибают ежегодно от причин, связанных с ВИЧ и СПИДом.

Схема развития феномена ADE

Подобный вирусный механизм характерен не только для ВИЧ. Он описан и при инфицировании некоторыми другими опасными вирусами: такими, как вирусы Денге и Эбола. Но при ВИЧ антителозависимое усиление инфекции сопровождается еще несколькими факторами, делая его опасным и почти неуязвимым. Так, в 1991 году американские клеточные биологи из Мэриленда (Дж. Гудсмит с коллегами), изучая иммунный ответ на ВИЧ-вакцину, обнаружили так называемый феномен антигенного импринтинга [23]. Он был описан еще в далеком 1953 году при изучении вируса гриппа. Оказалось, что иммунная система запоминает самый первый вариант вируса ВИЧ и вырабатывает к нему специфические антитела. Когда вирус видоизменяется в результате точечных мутаций, а это происходит часто и быстро, иммунная система почему-то не реагирует на эти изменения, продолжая производить антитела к самому первому варианту вируса. Именно этот феномен, как считает ряд ученых, стоит препятствием перед созданием эффективной вакцины против ВИЧ.

Макрофаг, инфицированный ВИЧ-1

Открытие биологов из МГУ — Нефёдовой и Кима, — о котором упоминалось в самом начале, также говорит в пользу этой, эволюционной, версии.

Мембрана макрофага и ВИЧ

Сегодня не только ВИЧ представляет опасность для человечества, хотя он, конечно, самый главный наш вирусный враг. Так сложилось, что СМИ уделяют внимание, в основном, молниеносным инфекциям, вроде атипичной пневмонии или МЕRS, которыми быстро заражается сравнительно большое количество людей (и немало гибнет). Из-за этого в тени остаются медленно текущие инфекции, которые сегодня гораздо опаснее и коварнее коронавирусов* и даже вируса Эбола. К примеру, мало кто знает о мировой эпидемии гепатита С, вирус которого был открыт в 1989 году**. А ведь по всему миру сейчас насчитывается 150 млн человек — носителей вируса гепатита С! И, по данным ВОЗ, каждый год от этой инфекции умирает 350-500 тысяч человек [33]. Для сравнения — от лихорадки Эбола в 2014-2015 гг. (на состояние по июнь 2015 г.) погибли 11 184 человека [34].

* — Коронавирусы — РНК-содержащие вирусы, поверхность которых покрыта булавовидными отростками, придающими им форму короны. Коронавирусы поражают альвеолярный эпителий (выстилку легочных альвеол), повышая проницаемость клеток, что приводит к нарушению водно-электролитного баланса и развитию пневмонии.

Воссозданный вирус H1N1

Рисунок 8. Электронная микрофотография воссозданного вируса H1N1, вызвавшего эпидемию в 1918 г. Рисунок с сайта phil.cdc.gov.

Почему же вдруг сложилась такая ситуация, что буквально каждый год появляются новые, всё более опасные формы вирусов? По мнению ученых, главные причины — это сомкнутость популяции, когда происходит тесный контакт людей при их большом количестве, и снижение иммунитета вследствие загрязнения среды обитания и стрессов. Научный и технический прогресс создал такие возможности и средства передвижения, что носитель опасной инфекции уже через несколько суток может добраться с одного континента на другой, преодолев тысячи километров.


Обзор

Пережившей лихорадку Эбола медсестре Мвамини Кахиндо не нужно облачаться в защитный костюм, чтобы ухаживать за зараженными вирусом детьми.

Лечебный центр в Бутембо, Демократическая Республика Конго; фото сайта CBC.ca.

Автор
Редакторы


Партнер номинации — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Генеральный партнер конкурса — международная инновационная биотехнологическая компания BIOCAD.

Насколько быстро вирусный возбудитель может распространиться по миру, мы наглядно убедились в 2020 году: полгода не пройдет, а заболевшие будут уже на всех континентах! Если он к тому же отлично передается контактным путем через бытовые предметы и от него в среднем умирает более 50% людей — перед вами идеальный кандидат в убийцу миллионов! Вирус Эбола (рис. 1) именно такой: проникает в организм через поврежденную кожу или слизистые, быстро распространяется через контактных и в среднем убивает 65% зараженных (количество погибших варьируется от 25% до 90% — рис. 2) [1], [2].

Вирус Эбола

Рисунок 1. Вирус Эбола (Ebolavirus) — РНК-содержащий вирус из семейства Filoviridae (филовирусов), в котором соседствует с вирусами Марбург (Marburgvirus) и Лловиу (Lloviu cuevavirus). Вирусные частицы филовирусов имеют нитевидную (филаментоподобную) форму. Как у многих других возбудителей, у Ebolavirus есть несколько разновидностей (подтипов): Бундибуджио (BDBV), Заир (ZEBOV), Рестон (RESTV), Судан (SUDV), Таи Форест (TAFV). Наиболее опасным для людей является ZEBOV [1]; случаев заражения или летального исхода от RESTV (обнаружен в Китае и на Филиппинах) не было [2].

Распределение смертности

Рисунок 2. Распределение смертности во время основных вспышек лихорадки Эбола (данные указаны в хронологическом порядке; цифрами обозначено количество вспышек в данной стране). Слева: мужчина с ребенком с симптомами лихорадки Эбола ожидают прием в клинику в Монровии, Либерия.

Не ходите, дети, в Африку гулять

История лихорадки Эбола (по крайней мере та, которая известна нам) началась в 1976 году. В тот год болезнь унесла жизни нескольких сотен человек в Заире (280 погибших) и Судане (151).

Сейчас Заир называется Демократической Республикой Конго (ДРК).

Нулевым пациентом (index case, patient zero) называют первого человека, заразившегося данным возбудителем. Его не всегда можно считать пациентом, то есть обратившимся за медицинской помощью, так как нельзя исключить бессимптомное течение болезни. Однако в большинстве случаев именно он становится тем, от кого по цепочке заражаются остальные.

Несмотря на то, что в Ямбуку была небольшая клиника — госпиталь, курируемый бельгийской католической миссией (рис. 3), — речь идет о глухой африканской провинции, более чем в 1000 км от столицы. В клинике практиковали монахини, не имевшие медицинского образования, и местная медсестра. Из медикаментов и инструментов там было несколько шприцев, вакцины, жаропонижающие, витамины, физраствор и средства от малярии. Именно туда в конце августа 1976 года и обратился недавно вернувшийся из отпуска, в котором охотился на лесных животных, учитель Локела по поводу плохого самочувствия и температуры [3].

Деревня Ямбуку и местная клиника (1976 год)

Рисунок 3А. Деревня Ямбуку и местная клиника (1976 год).

Сотрудники бельгийской миссии

Рисунок 3Б. Сотрудники бельгийской миссии, жизни которых унесла лихорадка Эбола.

Запись в дневнике миссии

Рисунок 3В. Запись в дневнике миссии, описывающая случай Локелы; журнал с записями о пациентах клиники в Ямбуку.

Осмотрев его, сестры неуверенно предположили малярию и начали лечение инъекциями хлорохина. Сначала это подействовало — симптоматика на некоторое время ослабла; однако через несколько дней жена Локелы пришла в госпиталь с просьбой о помощи. Сестры поспешили в хижину и воочию убедились, что это точно не малярия: Мамбало лихорадил и истекал кровью, его периодически рвало. Облегчить его страдания сестры не смогли, и в начале сентября 1976 года он умер в агонии.

После похорон, казалось, всё пришло в норму, все были здоровы. Однако вскоре жена, теща, сестра, дочь и некоторые друзья Локелы, присутствовавшие на похоронах — всего 21 человек, — обратились в клинику с похожими симптомами. 18 из них скончались.

Колдовство, недоверие и страх: как заражаются смертельной лихорадкой

Считается, что носителями Ebolavirus являются фруктовые летучие мыши из семейства Pteropodidae (Hypsignathus monstrosus, Epomops franqueti и Myonycteris torquata [3]), а переносчиками могут быть шимпанзе, гориллы, лесные антилопы и дикобразы, мясо которых люди употребляют в пищу. Вирус распространяется через контакт с кровью, выделениями, жидкостями и органами зараженных животных или человека, а потом через поврежденную кожу или слизистые передается соплеменникам, родственникам, друзьям, врачам. В плане заражения большую опасность представляют бытовые предметы (особенно загрязненные физиологическими жидкостями больных) и мертвые тела. А так как речь идет об Африке, то умершие играют не последнюю роль.

Вспышка развивалась стремительно — ничего не подозревая о смертельной угрозе, жители Ямбуку и пациенты клиники курсировали между деревнями. Позже сотрудники ВОЗ установят, что практически все инфицированные либо получали инъекции медикаментов, либо были в тесном контакте с заболевшими [4]. Заразились и умерли 11 из 17 сотрудников клиники (рис. 4), в том числе медсестра и две монахини-бельгийки (когда их перевели в столичный госпиталь, там возник еще один очаг, но его быстро локализовали) [4].

Умершие от лихорадки Эбола сотрудницы клиники в Ямбуку и медсестра

Рисунок 4. Умершие от лихорадки Эбола сотрудницы клиники в Ямбуку и медсестра

15 сентября 1976 года в Ямбуку был направлен местный врач Нгои Мушола, который написал в отчете, что люди мрут от неизвестной болезни, и ни один из практикуемых методов лечения не дает результата. Это стало первым официальным описанием лихорадки Эбола. 30 сентября клиника в деревне закрылась. В надежде получить медицинскую помощь, заболевших начали отвозить в близлежащие деревни. В итоге вспышкой оказались охвачены 55 из 550 деревень, жители которых были проверены в ходе расследования (рис. 5) [4].

Эбола не щадила никого: сильные и слабые, молодые и старые, женщины, мужчины, дети — заражались все. Однако у вспышки в Ямбуку была одна особенность: наибольшая заболеваемость наблюдалась среди молодых женщин 15–29 лет. Это связывают с тем, что рассадником инфекции стала клиника: женщины (в том числе беременные) заражались через плохо продезинфицированные шприцы. Трагичность ситуации заключалась в том, что многие из них не нуждались в этих уколах — сестры практиковали инъекции витаминов в дородовом отделении.

Посещение группой наблюдения одной из деревень в окрестностях Ямбуку

Рисунок 5А. Посещение группой наблюдения одной из деревень в окрестностях Ямбуку (1976 год).

Карта распространения

Рисунок 5Б. Для того, чтобы отследить распространение вируса, сотрудники команд наблюдения рисовали карты и отмечали на них каждую деревню, которую посетили.

Забор крови у местных жителей

Рисунок 5В. Забор крови у местных жителей и исследование образцов в лаборатории католической миссии (Ямбуку, 1976 год).

Гвидо ван дер Гроен

Рисунок 5Г. Один из сотрудников команды наблюдения Гвидо ван дер Гроен у своего гибкого настенного изолятора, Ямбуку (1976 год).

Питер Пиот

Когда это выяснилось, ВОЗ установила строгий карантин. Вспышку локализовали; последняя смерть была зафиксирована 5 ноября 1976 года [4], и целых 19 лет (вплоть до 1995 года) об Эболе, кроме одного смертельного случая в 1977 году, в Заире не слышали.

Расследование вспышки в Ямбуку привело ВОЗ в Южный Судан, где в ноябре 1976 года распространялась аналогичная болезнь (заразились 280 человек, 151 скончался). Судя по всему, первым заболевшим был один из кладовщиков хлопчатобумажной фабрики [1]. Сначала сотрудники ВОЗ предположили, что оба очага связаны между собой через миграцию или торговлю [4], однако позже выяснилось, что штаммы были разными, и, следовательно, очаги — тоже [3].

Нулевые пациенты некоторых из последующих вспышек Эболы

Информационная кампания про опасность заражения лихорадкой Эбола

Рисунок 6А. Информационная кампания про опасность заражения лихорадкой Эбола в Конакри, Гвинея.

Паулина Кафферкей

Рисунок 6Б. Медсестру из Шотландии Паулину Кафферкей, бывшую волонтером в Сьерра-Леоне, перевозят из Глазго на лечение в Лондон после того, как у нее обнаружили лихорадку Эбола.

История лихорадки Эбола — это история о том, как люди, презрев опасность, продолжают жить по старинке и не хотят менять свои привычки (рис. 6). Врачей это тоже касается — зачастую вирус распространялся именно через зараженных медработников.

От Эболы до ковида

История разработки вакцин против лихорадки Эбола

Рисунок 7. История разработки вакцин против лихорадки Эбола [1], [9], [10].

иллюстрация автора статьи

Видео 1. Как работают векторные вакцины.

В конце декабря 2015 года российский Минздрав одобрил две вакцины против лихорадки Эбола Центра им. Гамалеи (обе формируют иммунитет к гликопротеину GP — поверхностному белку Ebolavirus, то есть несут ген, запускающий его синтез):

С клиническими исследованиями в отношении MERS связаны определенные трудности, так как со времени вспышки 2014 года (662 случая), этим вирусом заболевают не более 100–200 человек в год, поэтому набрать достаточное количество участников III фазы сложно.

Секрет фирмы — клинические исследования российских вакцин

Вероника Скворцова с российскими вакцинами против лихорадки Эбола (2016 год)

Рисунок 8. Вероника Скворцова с российскими вакцинами против лихорадки Эбола (2016 год).

  • головная боль;
  • боль в месте введения;
  • слабость и чувство усталости.
  • по результатам анализа реакции вирусной нейтрализации, на 28 день после полного курса вакцинации у 93,1% добровольцев были обнаружены нейтрализующие антитела со средним титром 1:20.
  • Стимуляцию клеточного иммунитета оценивали на основании выделения мононуклеарными клетками гамма-интерферона (позитивный результат был у всех добровольцев на 42 день исследования).

Получается, что у 84 человек 18–55 лет, проживающих в России, вакцина показала близкую к 100% эффективность (по крайней мере, в отношении стимуляции гуморального и клеточного иммунного ответа). Повторился ли этот впечатляющий результат во время испытаний в Гвинее, неизвестно.

От Zabdeno/Mvabea до Janssen (векторные вакцины от Johnson & Johnson)

Векторная вакцина Johnson & Johnson против лихорадки Эбола уже получила одобрение Европейского агентства по лекарственным средствам (ЕМА) для применения в ЕС и находится на рассмотрении ВОЗ. От противоковидной Janssen она отличается генетической начинкой, количеством доз и одним из векторов:

  • Janssen — однодозовая вакцина на Ad26, несущая ген шиповидного белка коронавируса SARS-CoV-2;
  • Zabdeno/Mvabea — двухдозовая вакцина на Ad26 (Ad26.ZEBOV) и модифицированном вакцинном вирусе оспы Анкара (MVA-BN-Filo) с геном, кодирующим поверхностный белок GP.

Клинические испытания Zabdeno/Mvabea проходили в Европе, ДРК, Танзании и Руанде. Во время вспышек лихорадки Эбола 2018–2020 годов в ДРК и Руанде ею привили более 50 000 человек. Согласно данным на 4 июня 2021 года, хотя бы одной дозой этой вакцины привиты 235 000 человек.

Единственная и неповторимая Ervebo от MSD (rVSV-ZEBOV)

Рекомбинантная векторная вакцина на основе вируса везикулярного стоматита Ervebo — самая успешная на сегодняшний день разработка, которую применяли во время эпидемии 2014–2016 годов в Африке (рис. 9). И создали ее отнюдь не в недрах MSD (Merck & Co., Inc.)! Первоначально над ней работали ученые из Агентства общественного здравоохранения Канады, дорабатывали — в небольшой компании NewLink Genetics, и только потом права перешли к американской MSD (Merck & Co., Inc.). Первые фазы клинических испытаний Ervebo на здоровых взрослых начались в 2014 году. Они проходили в ЕС, Кении, Габоне и США. Предварительные результаты III фазы в Гвинее показали, что вакцина высокоэффективна при стратегии кольцевой вакцинации [19].

При кольцевой вакцинации выявляют всех пациентов с лихорадкой Эбола и составляют круг их общения — членов семьи, родственников, соседей, коллег, друзей. Каждого человека из этого круга необходимо привить. На эффективность кольцевой вакцинаций влияет не только наличие достаточного количества вакцины — в Африке проблемы возникают на каждом шагу: отсутствие электричества, что приводит к необходимости использовать специальные холодильники; труднодоступность многих поселений; гражданская война в ДРК и др.

Молодой жительнице провинции Гоме (ДРК) делают прививку

Рисунок 9A. Молодой жительнице провинции Гоме (ДРК) делают прививку от лихорадки Эбола.

Жители провинции Монровия

Рисунок 9Б. Жители провинции Монровия (Либерия) празднуют признание Либерии свободной от лихорадки Эбола, 2015 год.

Благодарю врача-биофизика Кирилла Скрипкина за помощь в подготовке статьи.


Новость

Хотя основное назначение систем CRISPR/Cas состоит в обеспечении защиты от вирусов клеток бактерий и архей, сами вирусы прокариот могут использовать эти системы для конкурентной борьбы друг с другом

Автор
Редактор

Гипертермофильные археи и их вирусы

Классической функцией систем CRISPR/Cas является защита клеток бактерий и архей от вирусов и других мобильных элементов . Впрочем, описана масса случаев, в которых варианты этой системы присутствуют в составе бактериофагов, плазмид и транспозонов.

Группа исследователей во главе с Мартом Круповичем из Института Пастера (Франция) провела глубокий анализ спейсеров в локусах CRISPR архей рода Saccharolobus (раньше он был известен как Sulfolobus) с помощью высокопроизводительного секвенирования [5]. Для анализа были взяты как образцы, полученные непосредственно из природных местообитаний этих архей, так и образцы культур Saccharolobus, выращенных из этих же образцов. Анализ разнообразия спейсеров гипертермофильных архей принес несколько интересных результатов.

Во-первых, оказалось, что спейсеры архей рода Saccharolobus, взятых из разных мест, различаются и соответствуют именно тем вирусам, с которыми археи сталкиваются в природных условиях. Следовательно, с помощью анализа спейсеров гипертермофильных архей можно установить биогеографию поражающих их вирусов.

В-третьих, выяснилось, что самые многочисленные спейсеры в образцах принадлежат вовсе не археям, а поражающим их вирусам, которые используют эти спейсеры, а также белки Cas археи-хозяина в конкурентной борьбе друг с другом. Но обо всем по порядку.

CRISPR/Cas как механизм конкуренции близкородственных вирусов

Однако откуда происходят отсеквенированные спейсеры — из геномов архей, поражающих их вирусов или других мобильных генетических элементов? Лишь для приблизительно 6% спейсеров удалось установить исходные последовательности (протоспейсеры), из которых они возникли. Спейсеры архей из Беппу соответствуют 53 вирусным геномам, которые были обнаружены в разных частях планеты, однако бóльшая часть спейсеров приходится именно на те вирусы, которые также обитают в Беппу. Действительно, нужнее всего археям спейсеры против тех вирусов, с которыми они постоянно контактируют.

Стоит отметить, что геномы SPV1 и SPV2 очень близки, и в них содержатся фрагменты, ортологичные спейсерам, направленным против другого вируса. Если спейсеры вируса будут идентичны участкам его собственного генома, то вирус может уничтожить сам себя. Чтобы избежать такого исхода, участки, ортологичные спейсерам, несут точечные мутации или делеции, препятствующие их распознаванию crРНК. Примечательно, что, хотя в геномах архей тоже есть спейсеры, нацеленные против SPV1 и SPV2, они менее специфичны и нацелены против обоих вирусов одновременно. А вот спейсеры самих вирусов действуют строго против вируса-конкурента.

Исследователи не остановились на SPV1 и SPV2 и продолжили поиск мини-CRISPR в геномах других вирусов, содержащихся в образцах. Поиск принес свои плоды: по меньшей мере 15 вирусов архей, отличных от SPV1 и SPV2, но близких к ним, имеют собственные мини-CRISPR, причем из 26 спейсеров, суммарно входящих в их состав, 18 нацелены на разные участки геномов SPV1 и SPV2. Мини-CRISPR были выявлены и у некоторых других, неродственных вирусов архей.

Таким образом, ученым удалось выявить еще один механизм, который вирусы, поражающие один и тот же вид, используют в конкурентной борьбе друг с другом. Он же может лежать в основе феномена исключения суперинфекции: клетку заражает только один из вирусов-конкурентов, но не два вируса одновременно. Важно отметить, что вирус SPV1 не относится к числу литических, то есть не вызывает быструю гибель клетки, а довольно долгое время может мирно с ней сосуществовать. Поскольку SPV1, содержащийся внутри клетки, не убивает ее и обеспечивает защиту от SPV2, подобные отношения между SPV1 и клеткой археи можно рассматривать как своеобразный случай взаимовыгодного симбиоза. Более того, необходимость точечных замен и делеций для предотвращения действия вирусных CRISPR против собственного генома служит дополнительным стимулом повышения разнообразия и эволюции вирусов.

Вирусные мини-CRISPR: что дальше?

Будем надеяться, что дальнейшие исследования вирусных CRISPR-систем помогут разрешить эти вопросы.

Читайте также: