Вирусы мпокс «геномный аккордеон», используемые для эволюции, заражают людей

Поксвирусы уже давно вызывают у человечества страх и любопытство. Только один особенно печально известный поксвирус, оспа, возможно, унес жизни более 500 миллионов человек в прошлом веке.

Оспа не делала различий между богатыми, бедными, молодыми и старыми и унесла жизни трети людей, которых она заразила. Поворотным моментом стали доказательства эффективности вакцины против оспы. Так последовали согласованные усилия во всем мире по внедрению вакцины и, в конечном итоге, искоренению этой страшной болезни. Этот подвиг стал свидетельством силы устойчивых глобальных инициатив в области общественного здравоохранения.

МПокс 15 минут

Другой поксвирус, mpox, недавно оказался в заголовках газет после быстро распространяющейся глобальной вспышки в 2022-2023 годах. Вирус ранее назывался «оспой обезьян» после случая его распространения в исследовательском центре с участием обезьян в 1958 году; сегодня это название считается неправильным и неуместным: с тех пор исследователи выявляли mpox во многих спорадических вспышках среди людей. У них есть также нашел У людей циркулируют несколько линий mpox, адаптирующихся путем накопления мутаций, модулируемых в основном белками APOBEC.

Но только в 2022 году об этой болезни стало широко известно благодаря вспышкам в более чем 118 странах и тому, что Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) быстро объявила ее чрезвычайной ситуацией в области общественного здравоохранения. На сегодняшний день этой вспышкой заразились почти 100 000 человек. По данным ВОЗ, при инфекциях уровень смертности составляет 1-10%.

Вспышка произошла из-за одной клады (штаммы вируса, произошедшие от общего предка) — IIb — с очень высокой степенью передачи вируса от человека к человеку при тесном контакте и распространения половым путем. Хотя уровень новых инфекций снижается, mpox продолжает циркулировать среди непривитых людей во всем мире. Это увеличивает вероятность того, что более вирулентный и заразный штамм может появиться и стать где-то эндемичным.

Расширяемся, сжимаемся по мере необходимости

Mpox, как и все поксвирусы, представляют собой ДНК-вирусы. Геном mpox имеет около 197 килобаз (кб). Основные гены — это те, которые близко консервативны (т.е. сохранены в ходе эволюции) различными поксвирусами, плюс два участка длиной около 6,4 т.п.н., по одному на каждом конце генома. Исследователи пока не знают, какую функцию выполняют эти секции, но подозревают, что они влияют на то, насколько хорошо поксвирусы могут заражать различных хозяев.

Геном mpox также имеет последовательность повторяющихся оснований, которые, по мнению исследователей, играют роль в эволюции вируса.

Известно также, что вирусы семейства mpox способны уклоняться от избирательного эволюционного давления. Он делает это путем дублирования генов и/или накопления мутаций и значительного расширения своего генома — или сокращения своего генома путем удаления участков гена или их инактивации. Такие ритмичные расширения и сокращения называются геномными аккордеонами.

Найдите аккордеон

В исследовании, опубликованном 18 апреля изданием Природные коммуникацииИсследователи из Медицинской школы Икана в Нью-Йорке и нескольких учреждений в Испании тщательно секвенировали геном вируса мпокс, причастного к вспышке 2022 года. Они использовали передовые технологии секвенирования генома, чтобы с нуля собрать полный геном вируса мпокс.

Они обнаружили, что участки вируса длиной 6,4 КБ сильно влияют на возможность передачи вируса от человека к человеку. Они также сообщили, что изменения в трех генах могут повлиять на эволюцию вируса. Примечательно, что участки длиной 6,4 КБ, которые ранее ученые считали не столь информативными, на самом деле оказались геномными гармошками вируса.

Все геномы mpox можно разделить на две отдельные, но широкие клады: I и II. Считается, что у клада I более высокая смертность. У каждой клады есть субклады или линии, определяемые конкретными эволюционными процессами. Исследователи также нашел доказательства значительно отличающейся вирулентности mpox на животных моделях. Новое исследование, как и другие подобные ему, подтверждает идею о том, что вспышка 2022 года в значительной степени была связана с новой линией вируса, кладой IIb, которая была даже лучше адаптирована к передаче от человека к человеку, чем клады I или IIa.

Вспышка в ДРК

В период с сентября 2023 г. по февраль 2024 г. медицинские работники обнаружили крупную вспышку оспы, обнаруженную в Демократической Республике Конго (ДРК), сосредоточенную в шахтерской деревне и быстро распространившуюся на ряд регионов страны. Эта вспышка была связана со значительно большим распространением, а также смертностью. Вскоре исследователи подтвердили, что за это ответственен mpox clade I.

Эта вспышка отличалась от более ранних, которые представляли собой спорадические и самостоятельные побочные явления, тем, что она распространялась через контакты между людьми и затрагивала молодых людей, а не детей. А препринтная бумагазагруженный исследователями из Бельгии, Канады, ДРК, Франции, Ганы, Нигерии, Южной Африки и США 14 апреля, описывает геномы образцов вируса, полученных от 241 человека, предположительно заразившегося во время вспышки.

Геномные данные свидетельствуют о том, что отдельная линия клады I связана с передачей вируса от человека к человеку. Исследователи также нашли доказательства — во фрагментах генома, которые очень напоминали вирусы, выделенные и секвенированные в последние годы — гипотезы о том, что эта линия возникла в результате совсем недавнего зоонозного распространения.

Один взгляд на геном

Как и любая вирусная инфекция, без срочного вмешательства вспышка может быстро распространиться за пределы национальных и даже континентальных границ и перерасти в еще одну глобальную вспышку.

Чтобы предотвратить такой исход, последовательности генома до и во время вспышек оспы дали хорошее представление об эволюционной динамике, которую вирус использует для изобретения новых способов перемещения между различными популяциями животных и людей и выживания в них.

Таким образом, благодаря тщательным геномным исследованиям и скоординированным усилиям общественного здравоохранения мы можем смягчить угрозу появления новых патогенов и безопасность мирового здравоохранения.

Авторы являются старшими консультантами Фонда лечения рака Вишванатха и адъюнкт-профессорами Индийского технологического института Канпура. Все высказанные мнения являются личными.