Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Вирус птичьего гриппа H5N1 в настоящее время вызывает среди людей лишь ограниченные вспышки. Несмотря на то что эти высоковирулентные штаммы вызывают у заболевших индивидов тяжелые, а иногда и смертельные поражения нижних дыхательных путей, передача вируса другим людям происходит нечасто. Большинство инфекций заканчивается тупиком, что служит характерным признаком многих межвидовых вирусных перескоков. Дефицит в строении H5N1, который приводит к снижению передачи заболевания между людьми, имеет свое объяснение. Птичий грипп – это кишечный вирус, реплицирующийся в кишечнике птиц, где восприимчивые клетки слизистой оболочки в большом количестве экспрессируют на своей поверхности молекулярные рецепторы вирусных частиц. На поверхности клеток эпителия слизистой оболочки кишечника выявлены многочисленные олигосахариды, на концах которых расположен остаток сиаловой кислоты, связанный α-2,3-связью с галактозой (я назову эти связи α-2,3-рецепторами). Эта часть рецепторов связывается преимущественно ГА-белком птичьего вируса, что позволяет ему распознавать клетки-хозяева в кишечнике и проникать в них. Воздушно-капельный путь заражения у человека требует, чтобы инфицирующий вирус, попавший в полость ротоглотки, нашел там восприимчивые клетки с соответствующими рецепторами, способными связываться с вирусными частицами. Однако у людей реснитчатый эпителий, выстилающий верхние дыхательные пути, не располагает α-2,3-рецепторами; те особые рецепторы находятся только в нижних дыхательных путях. У людей в верхних дыхательных путях преобладают α-2,6-связи сиаловой кислоты олигосахаридов с галактозой (α-2,6-рецепторы). Представляется, что дефицит восприимчивых клеток с α-2,3-рецепторами в верхних дыхательных путях ограничивает масштабы воздушно-капельной передачи вируса у людей. Успешность передачи вируса птичьего гриппа H5N1 от человека к человеку зависит от способности вируса попасть в нижние дыхательные пути, где много восприимчивых клеток, несущих на своей поверхности α-2,3-рецепторы (Cauldwell et al., 2014). Это требует длительной и тесной экспозиции к вирусу, что случается достаточно редко. Напротив, вирус гриппа человека типа А адаптирован к распознаванию α-2,6-рецепторов, превалирующих в верхних дыхательных путях, а следовательно, этот вирус легко передается между людьми воздушно-капельным путем.

Возникает вполне резонный вопрос: почему вирус птичьего гриппа H5N1 не приобрел необходимых мутационных изменений для того, чтобы адаптироваться к людям и к передаче между ними? В чем заключается секрет ограниченного набора ГА- и НА- подтипов, которые достигли феноменальных успехов в вирусах, которые адаптировались к передаче от человека к человеку? Простого ответа нет, он ускользает от нас, это известное о неизвестном, но искать его стоит именно здесь, потому что только так можно будет оценить относительный риск пандемии, вызванной возбудителем птичьего гриппа. Многие ученые неоднократно пытались разобраться в сути этой проблемы.

Пандемический фенотип

Несмотря на тот факт, что вирусы птичьего гриппа H5N1 инфицируют диких и домашних птиц по всему миру, они так и не смогли создать эндемический плацдарм в человеческих популяциях и в популяциях других млекопитающих. Согласно данным Всемирной программы по гриппу ВОЗ, этот вирус в 2013 году стал причиной всего 40 случаев заболевания у человека (WHO, 2015d). Да, этот вирус с очень большим трудом передается от человека к человеку. Если бы простые мутационные изменения или перетасовка генных фрагментов могли создать легко передающийся от человека к человеку вариант вируса, то он возник бы уже давно. Представляется, что генетически вирус H5N1 весьма далек от генотипа с пандемическим потенциалом. Видимо, переход к такой способности представляет для вируса тяжелый эволюционный вызов. Учитывая, что всемирная готовность к будущей пандемической угрозе основана на наблюдениях за циркулирующими вирусными штаммами, разумно спросить, не существует ли каких-либо генетических отпечатков, которые нам стоило бы поискать. Что может сигнализировать о том, что произошло накопление опасных сочетаний генетических изменений в вирусах H5N1, достаточное для приобретения «пандемического фенотипа»? Без понимания генетических изменений, которые могут породить такой опасный фенотип, любое, самое тщательное наблюдение окажется бесполезным. В таком случае мы сможем оценить уровень угрозы только постфактум – после того, как пандемический вирус возник и поразил человечество беспощадной пандемией.