Испанские ученые продемонстрировали корреляцию между низким уровнем сборки неполноценных вирусных частиц при заражении гриппом и тяжестью инфекции. Они описали одну из мутаций, которая снижает риск делеций вирусного генома, и показали, что варианты вирусов с этой мутацией гораздо более патогенны, чем другие. Это связано с тем, что иммунитет человека «учится» на неполноценных вирусных частицах, и если их нет, ему труднее побороть инфекцию. Уровень синтеза неполноценных вирусных частиц, таким образом, оказывается важным фактором для оценки патогенности вирусных вариантов, и ученые предлагают учитывать его при расчетах рисков эпидемий и пандемий гриппа. Исследование опубликовано в PLOS Pathogens.

Грипп — острое инфекционное вирусное заболевание дыхательных путей. Вирус гриппа относится к РНК-вирусам; на данный момент изучено более двух тысяч его вариантов. Антигенные свойства белков вириона (M1 и NP) определяют принадлежность вируса гриппа к роду А, В или С. Каждый род делится на подтипы (серотипы) в зависимости от состава поверхностных белков гемагглютинина и нейраминидазы.

По оценкам ВОЗ, во время сезонных эпидемий в мире ежегодно умирают от 250 до 500 тысяч человек, а в некоторые годы число смертей достигает миллиона. Группой риска являются пожилые люди старше 65 лет, дети до трех лет и пациенты, страдающие определенными заболеваниями, однако умирают от гриппа и взрослые здоровые люди.

Выявление признаков патогенности — одна из важных задач современной медицины, поскольку понимание того, насколько вирус опасен, дает возможность предсказать и заранее оценить развитие эпидемий и пандемий.

Вирусные частицы гриппа H1N1. NIAD / flickr

Вирулентность вируса зависит не только от его серотипа. Так, штамм AH1N1pdm09, вызвавший пандемию гриппа 2009 года, относится к тому же серотипу AH1N1, что и многие другие штаммы, гораздо менее вирулентные. Более того, среди разных вирусов этого же штамма разные представители также обладают разной вирулентностью. В предыдущей работе ученые выделяли этот штамм у человека, погибшего от гриппа, и у человека, перенесшего его без тяжелых последствий, и выяснили, что в лабораторных условиях эти группы действительно заражают клетки (культур человеческих клеток и организмов мышей) с разной степенью эффективности.

Известно, что на патогенность вируса влияют, в частности, мутации в генах полимеразы (PB1, PB2, PA), гемагглютинина и нейраминидазы, а также неструктурного белка NS1.

Ученые исследовали патогенность вируса рода А (Influenza A virus, IAV). Они проанализировали вирусные частицы в выборке людей, перенесших тяжелую форму такого гриппа, потребовавшей госпитализации, а также людей, умерших от этой инфекции. Выяснилось, что у вирусов, вызвавших тяжелый грипп или даже грипп с летальным исходом, часто встречалась одна и та же мутация в вирусной полимеразе PA (замена 529-ой аминокислоты белка, аспарагиновой кислоты, на аспарагин, D529N).

Оказалось, что наличие этой мутации в полимеразе обуславливает снижение производства так называемых «дефектных» вирусных частиц, которые при заражении вирусом гриппа всегда образуются в клетке в каком-то количестве. У таких дефектных частиц во фрагментах РНК (обычно в локусах PB2, PB1 или PA) имеется крупная делеция. Ученые выявили четкую корреляцию уменьшения количества дефектных вирусных частиц со степенью тяжести инфекции.

Для того, чтобы вирус гриппа нормально функционировал, мог заражать клетки и размножаться внутри них, ему необходимо наличие всех или большей части его рабочих фрагментов РНК. Сборка дефектных вирусных частиц с неполным геномом ведет возникновению иммунного ответа организма — такой вирус не способен нормально заражать клетки, а, напротив, дает организму возможность отреагировать. В результате наличие неполноценных вирусных частиц приводит к тому, что иммунитет научается бороться именно с этим типом вируса. Снижение их количества, соответственно, снижает и шансы организма на скорое выздоровление.

Для того, чтобы проверить, насколько мутация D529N действительно влияет на производство дефектных частиц, ученые создали рекомбинантные вирусы с нарушениями в генах белков вирусного матрикса, которые приводят к значительному повышению синтеза дефектных частиц. Выяснилось, что дополнительное внесение мутации D529N в ген полимеразы действительно снижает скорость этого процесса.

Анализ клеточного ответа на инфекцию показал, что накопление антивирусных белков Mx и ISG56 демонстрирует четкую корреляцию с наличием этой мутации, и, соответственно, количеством дефектных вирусных частиц; чем меньше было частиц, тем меньше был и клеточный ответ. При этом мутация A221T в гене PB2 (другой ген полимеразы), также присутствующая в некоторых вариантах вируса, напротив, приводила к 27-кратному повышению количества дефектных вирусных частиц и усиленному клеточному ответу на инфекцию.

Ученые предлагают ввести уровень синтеза дефектных вирусных частиц как новый важный параметр оценки патогенности вирусов гриппа. Они также подчеркивают значимость дальнейших исследований, связанных с механизмом этого процесса.

А узнать, почему сезонный грипп может выступать защитником от пандемий, вы можете здесь.

Автор: Анна Казнадзей