Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Эти знания об эволюции гриппа и дрейфе антигенов имеют большое значение для нашей способности интерпретировать ежегодные эпидемиологические данные о вспышках и предугадывать возможную филодинамическую траекторию циркуляции подтипов вируса гриппа. Наша уверенность в способности экспертов ВОЗ предсказывать штаммы, которые могут вызвать эпидемию следующего года, никогда не была столь высокой; вакцины, изготовленные для наступающих гриппозных сезонов, обычно вполне соответствуют циркулирующим штаммам (если не считать ошибки, сделанной в 2014 году). Риск антигенного сдвига, однако, всегда присутствует, и этот сдвиг может угрожать кризисом общественного здравоохранения до того момента, когда будет изготовлена адекватная вакцина. Грипп не только чрезвычайно изобретателен в генетическом отношении, он пользуется также и техническими и общественными достижениями своих хозяев. Новым пандемическим штаммам не нужны посадочные талоны, в наше время они могут беспрепятственно путешествовать самолетами, распространяясь с небывалой скоростью, способны в течение нескольких недель, а то и дней, посеять региональную эпидемию в любом густонаселенном городе или транспортном узле (Lemey et al., 2014).

Пандемический грипп: голый император

Ни одно суждение о человеческом вирусе гриппа A не будет полным без учета пандемических вирусов, которые возникают с завидной периодичностью и наполняют гриппозный пул свежими генами. Непредсказуемость определяется самой их природой; они возникают не в результате постепенного эволюционного процесса, но в виде стохастических событий, в результате массивной перетасовки генов между вирусами разных линий. Вирусы гриппа – это изощренные экспериментаторы, объединяющие и модифицирующие генетические ресурсы, в данном случае целые генные сегменты в повторяющихся циклах бета-тестирования. Пользуясь покерной терминологией, мы можем сравнить это со сбросом множества карт в надежде набрать выигрышный расклад. Такая тактика редко приводит к успеху. Больше всего мы озабочены пандемическими вирусами, которые обладают новыми комбинациями подтипов гемагглютинина и нейраминидазы. Это именно те вирусы, которые обладают наибольшим пандемическим потенциалом, потому что иммунная система хозяев никогда прежде их не видела, и в популяции отсутствует иммунитет к новым штаммам. Это команда мечты генов вируса гриппа, редкое сочетание талантов, которое может без особых предварительных тренировок стать глобально доминирующим эпидемическим вирусом. Перетасовка генов между вирусами может происходить чаще, чем мы думаем. Вирусы с внутритиповыми перемещениями генов обычно обнаруживаются в составе вирусных групп, циркулирующих в популяции во время сезонных эпидемий. Успешный вирусный геном, однако, должен быть хорошо смазанной машиной для того, чтобы принять эпидемическую форму. Даже генетические перемещения между близкородственными штаммами, циркулирующими при сезонных эпидемиях, приводят к значительной диверсификации перед лицом давления отбора. Отбор оказывает это давление на весь геном, а сам отбор и его давление обусловлены относительной несовместимостью новых ансамблей вирусных генов (Neverov et al., 2014). По определению вирусы с пандемическим потенциалом являются продуктами перемещения генов между радикально отличающимися друг от друга вирусами. Вероятно, что создание жизнеспособной и успешной команды генных сегментов при внутритиповом их перемещении происходит очень редко. Эпидемический потенциал новых пандемических штаммов определяется не только рекомбинацией антигенных ГА и НА; на него также влияет возникновение других генных сегментов. Детерминанты вирулентности и патогенности вируса гриппа являются сложными, и их трудно распределить по определенным генным сегментам новых пандемических типов.

Для наглядности давайте займемся пандемическим вирусом 2009 года H1N1. Когда этот вирус возник, генетики-вирусологи и эпидемиологи имели в своем распоряжении знания и данные, не доступные в прежние времена. Предыдущая пандемия гриппа разразилась в 1968 году, виновником ее был штамм H3N2; то было время, когда не существовало большей части наших современных молекулярных технологий. Понимание природы вируса, вызвавшего пандемию 2009 года, интересно и само по себе, а кроме того, позволяет извлечь замечательное знание об эволюции других эпидемических и пандемических штаммов вируса гриппа за истекшие 100 лет.