Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Эпидемия в Сьерра-Леоне была предметом более полных последующих исследований, выполненных в основном теми же авторами (Park et al., 2015), которые теперь имели доступ к последовательностям эболавирусов, взятых более чем у 300 больных, и ученые получили возможность охарактеризовать мелкие варианты вируса, которые могли встречаться в организме одного хозяина. Теперь можно было исследовать новый слой эволюционного пазла: возникновение полиморфизма, мутантов, составляющих значимое меньшинство вирусных квазивидов, циркулирующих в организме одного пациента. Вспышка заболевания в Сьерра-Леоне, действительно, была вызвана передачей двух штаммов эболавирусов – SL1 и SL2 из Гвинеи. SL2, предположительно, развился ранее из SL1 и накопил с тех пор четыре мутационных изменения. В свою очередь, очень скоро возникла третья линия – после того, как вирус проник в Сьерра-Леоне. Вначале он был идентифицирован как минорный вариант, извлеченный из крови единственного больного, но вскоре он стал доминирующим штаммом, направлявшим эпидемию в Сьерра-Леоне. Возможность выявлять минорные варианты, различающиеся по частоте у разных больных, говорит об одном интригующем аспекте передачи эболавирусов, который может иллюстрировать главное препятствие для эволюции к повышенной трансмиссивности или к возможности воздушно-капельной передачи. Авторы отметили, что в некоторых изолированных группах больных были обнаружены полиморфизмы, варианты, отличающиеся друг от друга на один нуклеотид от доминирующего в популяции генотипа. Новому хозяину иногда совместно передавались геномы с разными последовательностями, что поддерживает идею о том, что инфекционный вирусный инокулят состоит из разнообразной популяции вирусов, представленной циркулирующими в крови вариантами хозяина-донора. Это говорит о существенной ширине бутылочного горлышка и позволяет предположить, что успешное инфицирование требует переноса в организм нового хозяина большого числа вирусных частиц. Эмпирическое наблюдение, согласно которому для успешной передачи вируса от человека к человеку требуется непосредственный контакт с инфицированными телесными жидкостями, согласуется с необходимостью крупного вирусного инокулята для успешной передачи вируса. Это может быть большим препятствием на пути эволюционирования эболавирусов к возможности передачи воздушно-капельным путем, так как в капельке содержится, как правило, недостаточно много вирусов.

Поиск мутационных изменений, указывающих на адаптивную эволюцию вирусов во время эпидемии, привел к осуществлению обширного геномного анализа несинонимических и синонимических нуклеотидных замен. Эти исследования дали большой материал, указывающий на то, что положительный отбор оказывает действие на многие генные последовательности эболавирусов, которые обогащаются несинонимическими мутациями. Как и ожидалось, наблюдаемая частота несинонимических нуклеотидных замен снижается по мере течения вспышки, что согласуется с текущим воздействием очищающего отбора, как это было предсказано Джиром и его коллегами, когда они изучали геномы более ранних штаммов (Gire et al., 2014). Положительный или диверсифицирующий отбор является менее ограниченным во время вспышки 2013–2015 годов, чем в периоды между вспышками, что говорит о том, что степень давления отбора выше тогда, когда вирус адаптируется к новому хозяину. Особенно это видно в том, что положительный отбор в домене муцина вирусного гликопротеина действует сильнее, чем в других областях генома, как во время вспышек, так и между ними. Представляется весьма вероятным, что распознавание наружных гликопротеинов вириона антителами хозяина приводит к отбору вариантов, способных ускользать от иммунного ответа; если это так, то отсюда следует, что в резервуаре природных хозяев тоже присутствуют антитела, которыми хозяева реагируют на вторжение вируса. Ученые смогли экспериментально подтвердить это подозрение. В своей работе они использовали знания об антительном иммунном ответе у человека для того, чтобы вывести, какие пептидные последовательности белков эболавирусов должны с наибольшей вероятностью распознаваться человеческими B-клетками. Эти B-клеточные эпитопы были обогащены несинонимическими мутациями, которые являются избегающими мутациями, позволяющие вирусам уходить от ударов антител. Этот феномен иммунного избегания напоминает об адаптивной эволюции ВИЧ и вируса гриппа, которые быстро осуществляют генотипические изменения в своих антигенных белках, чтобы избежать целенаправленного адаптивного иммунного ответа.