Международная группа ученых разработала теоретическую модель, позволяющую предсказать эволюцию вирусных инфекций, которые могут вызвать пандемии. Ее прогнозы удалось подтвердить в ходе эксперимента с норовирусами. Препринт статьи имеется в распоряжении редакции «Ленты.ру».
Исследователи отмечают, что необходимо научиться предсказывать эволюцию патогенных агентов для того, чтобы адекватно реагировать на возникающие угрозы массовых эпидемий вирусных инфекций. Обычно ученые изучают доступные образцы ДНК и анализируют филогенетические деревья (схемы, отражающие эволюционные взаимосвязи между различными организмами), после чего прогнозируют, какие штаммы вирусов будут в конечном итоге доминировать. Однако этот метод не позволяет понять, какие новые штаммы могут появиться.
В своем исследовании ученые смоделировали эволюцию норовирусов (MNV) с учетом таких параметров, как стабильность формирования капсида (внешней оболочки вируса) и прочность связывания (аффинность) с антителами. Эти свойства отражают приспособленность вируса к организму-хозяину. Капсид предохраняет гены инфекционного агента от механических повреждений и обеспечивает его прикрепление к заражаемым клеткам. Аффинность к антителам, препятствующим размножению патогена, определяет чувствительность вируса к иммунитету.
Биологи определили, как именно будет происходить эволюция вирусов в зависимости от численности их популяции. Им удалось показать, что в больших популяциях происходит усиление стабильности капсида, а в маленьких — ее ослабление. Однако аффинность к антителам должна уменьшаться в группах любых размеров.
Для подтверждения результатов теоретической модели, ученые проследили за большим числом MNV в культуре клеток, где главной движущей силой эволюции является естественный отбор. Кроме того, ученые использовали микрожидкостной чип Evolution Chip. В нем крупную популяцию норовирусов можно разделить на множество маленьких независимых групп, в которых основную эволюционную роль играют случайные (и в большинстве случаев бесполезные) мутации.
Авторы работы полагают, что возможность проследить за эволюцией вирусов на Evolution Chip и предсказать ее ход позволит бороться с угрозами пандемий.
Норовирусами называют род вирусов, который вызывает острые желудочно-кишечные инфекции. К нему относится единственная разновидность — вирус Норуолк. Он очень заразен и ежегодно становится причиной около 300 смертей в США.