Вчені виявили нові віруси, які можуть спричинити наступну пандемію

Вони раптово з’являються і, як і коронавірус SARS-CoV-2 , можуть спровокувати великі епідемії: віруси, яких ніхто не бачив. Вони насправді не нові, але змінилися генетично. Нові генетичні аналізи, проведені міжнародною групою дослідників, показують, що обмін генетичним матеріалом між різними видами вірусів може створити нові патогени зі значно зміненими та потенційно більш загрозливими характеристиками. Масштабне дослідження проводили вірусологи з Німецького центру дослідження раку (DKFZ).

«Використовуючи новий комп’ютерний метод аналізу, ми виявили 40 раніше невідомих нідовірусів у різних хребетних, від риб до гризунів, у тому числі 13 коронавірусів», — повідомляє керівник групи DKFZ Штефан Зайц. За допомогою високопродуктивних комп’ютерів дослідницька група, до якої також входить робоча група Кріса Лаубера з Центру дослідження інфекцій імені Гельмгольца в Ганновері, просіяла майже 300 000 наборів даних. За словами вірусолога Зайца, той факт, що тепер ми можемо аналізувати такі величезні обсяги даних за один раз, відкриває абсолютно нові перспективи.

Дослідження вірусів все ще перебувають у відносному зародковому стані. Відома лише частина всіх вірусів, що зустрічаються в природі, особливо ті, що викликають захворювання людей, домашніх тварин і сільськогосподарських культур. Таким чином, новий метод обіцяє кількісний стрибок у знаннях про природний резервуар вірусу. Штефан Зайц і його колеги надіслали генетичні дані хребетних, що зберігаються в наукових базах даних, через свої високопродуктивні комп’ютери з новими запитаннями. Вони шукали заражених вірусом тварин з метою отримання та масштабного вивчення вірусного генетичного матеріалу. Основна увага була приділена так званим нідовірусам, до яких відноситься сімейство коронавірусів.

Відкриття та аналіз нідовірусів

Нідовіруси, генетичний матеріал яких складається з РНК (рибонуклеїнової кислоти ), широко поширені серед хребетних. Ця багата видами група вірусів має деякі спільні характеристики, які відрізняють їх від усіх інших РНК-вірусів і документують їх спорідненість. В іншому випадку нідовіруси дуже відрізняються один від одного, тобто розміром свого геному.

Одне відкриття особливо цікаве з огляду на появу нових вірусів: у тварин-господарів, які одночасно інфіковані різними вірусами, під час реплікації вірусу може відбуватися рекомбінація вірусних генів. «Очевидно, що нідовіруси, які ми виявили в рибі, часто обмінюються генетичним матеріалом між різними видами вірусів, навіть за межами родини», — каже Штефан Зайц. А коли далекі родичі «схрещуються», це може призвести до появи вірусів з абсолютно новими властивостями. За словами Зейтца, такі еволюційні стрибки можуть вплинути на агресивність і небезпеку вірусів, а також на їх прив’язаність до певних тварин-господарів.

«Генетичний обмін, як ми знайшли у вірусах риб, ймовірно, також відбудеться у вірусах ссавців», — пояснює Штефан Зайц. Кажани, які, як і землерийки, часто заражені великою кількістю різних вірусів, вважаються справжнім плавильним котлом. Коронавірус SARS-CoV-2, ймовірно, також розвинувся у кажанів і перейшов звідти на людей.

Після обміну генами між нідовірусами спайковий білок, за допомогою якого віруси прикріплюються до клітин господаря, часто змінюється. Кріс Лаубер, перший автор дослідження, зміг показати це за допомогою аналізу генеалогічного дерева. Модифікація цієї молекули-якоря може суттєво змінити властивості вірусів на їхню користь — підвищити їхню заразність або дозволити їм змінювати хазяїв. Зміна хазяїна, особливо з тварин на людей, може значно полегшити поширення вірусу, як наочно продемонструвала пандемія корони. Вірусні «змінники гри» можуть раптово з’явитися в будь-який момент, стати масовою загрозою і — якщо буде поштовх — спровокувати пандемію. Відправною точкою може бути одна двічі інфікована тварина-хазяїн.

Новий високопродуктивний комп’ютерний процес може допомогти запобігти поширенню нових вірусів. Це дозволяє систематично шукати варіанти вірусів, які є потенційно небезпечними для людини, пояснює Штефан Зайтц. І дослідник DKFZ бачить ще одне важливе можливе застосування щодо своєї спеціальної галузі досліджень, асоційованого з вірусами канцерогенезу: «Я міг уявити, що ми можемо використовувати нове високоефективне обчислення (HPC) для систематичного обстеження хворих на рак або людей з ослабленим імунітетом на наявність вірусів. Ми знаємо, що рак можуть спровокувати віруси, найвідомішим прикладом яких є віруси папіломи людини. Але, ймовірно, поки що ми бачимо лише верхівку айсберга. Метод HPC дає можливість відстежувати віруси, які, раніше не виявлені, поселяються в організмі людини та підвищують ризик злоякісних пухлин».