В майском номере научного журнала Nature за 2012 год была опубликована статья авторов из Японии и США (руководитель научной группы – д-р Яошихиро Каваока) о мутантном штамме вируса «птичьего гриппа» H5N1. Эта статья, впервые поданная в журнал для публикации более года назад, вызвала ожесточенные споры ещё до её публикации в связи с опасениями, что результаты исследования могут быть использованы террористами для создания биологического оружия. И вот, наконец, после долгих месяцев обсуждений и консультаций, было принято решение выпустить статью в свет.

Как показали авторы исследования, существующие в природе вирусы гриппа H5N1, возможно, находятся всего в одном шаге от приобретения возможности беспрепятственно распространяться от одного млекопитающего к другому воздушно-капельным путем.

Вирус H5N1, названный «птичьим гриппом», высокопатогенен для человека и часто приводит к летальному исходу. Однако он не способен эффективно передаваться от человека к человеку. Ученые под руководством д-ра Каваока решили выяснить, насколько вероятен сценарий, при котором вирус получит способность передаваться от одного млекопитающего другому воздушно-капельным путем. Для этого они вносили мутации в ген вируса – а именно, в ген гемагглютинина (HA), продуктом которого является белок, используемый вирусом для прикрепления к мембране клетки-хозяина. Так как в природе вирусы часто приобретают новые свойства в результате обмена генами с другими штаммами, исследователи также комбинировали содержащий мутации ген HA с семью другими генами, принадлежащими высокотрансмиссивному штамму вируса гриппа H1N1, ставшему причиной пандемии в 2009 г. 

Было обнаружено, что такой гибридный вирус приобрел способность передаваться от одного хорька к другому, даже если эти животные находились в разных клетках (т.е., воздушно-капельным путем). Для такого результата достаточно было внести в ген HA всего 4 мутации. Три из них придавали белку гемагглютинину (HA) способность прикрепляться к рецепторам на поверхности клеток млекопитающих, а четвертая стабилизировала белок HA. Как отмечают авторы, до начала исследования было понятно, что важную роль в обеспечении трансмиссивности вируса играет способность связываться с рецепторами клеток млекопитающих. Неожиданным оказалось то, что для этого важен также еще один фактор – стабильность белка HA. 

Следует отметить, что некоторые штаммы H5N1, обнаруженные в Египте и других ближневосточных странах, уже обладают способностью узнавать рецепторы клеток человека. Согласно новым данным группы д-ра Каваока, такие штаммы, возможно, смогут распространяться между людьми после всего одной мутации, стабилизирующей белок HA. 

В ходе работы группа создала 2,1 млн. мутантных штаммов, и только один из них был способен узнавать рецептор на мембране клеток человека, а не клеток птиц. Этот мутантный ген соединили с 7 генами из вируса H1N1. Возникновение такого гибридного вируса возможно и в природе, поскольку оба вируса – H5N1 и H1N1 – были обнаружены у свиней. Гибридным вирусом заразили хорьков (которые считаются лучшей моделью для исследования вируса гриппа человека). Через 6 дней у одного из хорьков в результате дальнейшей эволюции гибридный вирус приобрел третью мутацию в гене HA, вследствие чего вирус впервые начал распространяться от одного хорька к другому. Далее у некоторых вирусов появилась четвертая мутация, стабилизирующая белок HA, и, как показали последующие эксперименты, такие вирусы распространялись с наибольшей эффективностью.

Гибридный вирус не вызывал гибель хорьков, распространялся медленнее, чем вирус H1N1, вызывал менее серьезные повреждения тканей легких и был чувствителен как к препарату первой линии Тамифлю, так и к прототипной вакцине против вируса H5N1. 

Остается невыясненным, может ли вирус приобретать способность передаваться воздушно-капельным путем от человека к человеку и будет ли достаточно нескольких (в данном случае – четырех) мутаций для приобретения новых свойств не гибридным, а чистым вирусом H5N1. Однако уже сейчас понятно, что даже относительно небольшие изменения в генах вируса могут привести к серьезным для человечества проблемам. 

Д-р Каваока предполагает, что при наблюдении за мутациями вирусов гриппа, вероятно, более важным является не поиск конкретных мутаций, а скрининг вирусов на наличие новых свойств, которые им придают мутации. Например, если вирус демонстрирует способность прикрепляться к мембране клеток человека, то в дополнительном исследовании можно довольно легко определить, насколько опасен такой вирус: надо просто нагреть вирус до 50°C и проверить его стабильность.

(перевод с русского на английский / English to Russian Translation)

http://www.nature.com/news/mutant-flu-paper-published-1.10551