Вирусы и эпидемии в истории мира. Прошлое, настоящее и будущее

Лабораторные исследования показывают, что «новый вирус», созданный при помощи таких изменений, может быть намного вредоноснее (более вирулентным), чем «родительские» вирусы, а болезнь, им возбуждаемая, из легкой и контролируемой инфекции превращается в тяжелую и часто смертельную. Например, вирус лимфоцитарного хориоменингита, который поражает грызунов, принадлежит к семейству аренавирусов, куда входит и вирус лихорадки Ласса. У этих вирусов РНК состоит из двух частей (так называемые открытые рамки считывания), а в каждой субгеномной РНК содержится два гена. Три из нескольких штаммов вируса лимфоцитарного хориоменингита названы либо в честь тех, кто их открыл (Чарльза Армстронга и Эрика Трауба), либо в память о пациенте, из организма которого вирус был извлечен (WE). Во время экспериментов ни один из этих штаммов не вызвал заболевания у мышей популяции BALB. Но если происходит реассортация генов, так что кусочек РНК штамма Армстронга присоединяется к большему куску РНК штамма Трауба или WE, вновь образованный штамм Трауба убивает 88 % зараженных им мышей, а новый WE-штамм убивает их всех^3,4. На самом деле многие вирусы обмениваются сегментами генома и становятся болезнетворными^5,6. Что касается людей, то замена одного из генов человеческого гриппа геном гриппа птичьего или свиного привела к появлению новой формы вируса человеческого гриппа, нанесшего невосполнимый ущерб человечеству (см. главу 18)⁷.

Другой способ для вируса превратиться из безвредного в смертоносный – это рекомбинация, замена одного из генов внутри единственного сегмента для образования нового вируса. Еще одно генное изменение – одна или несколько точечных мутаций в гене, приводящих к замене одной или нескольких аминокислот в кодируемой последовательности белка, формируя таким образом новый штамм вируса. Процессы реассортации, рекомбинации и точечной мутации проиллюстрированы на рисунках 9.1, 9.2 и 9.3.

Такие точечные мутации происходят одна на 10 000 или 100 000 базовых репликаций в РНК таких вирусов, как Ласса, Эбола или хантавирус. Большая популяция вирусных мутантов, отличающихся от родительских вирусов, образуется в процессе непрерывной репликации вирусов. Те немногочисленные мутанты, которым удается выжить, могут превосходить своих родителей, могут привлекаться другими клетками и размножаться в них, могут обладать более высокой болезнетворностью. Именно в результате таких превращений и мутировал вирус чикунгунья.

Второй путь появления новых вирусов возникает из-за повышения уязвимости инфицированного хозяина перед вредоносностью патогена. Это может быть спровоцировано поведением инфицированного или его социальным окружением, а также ослаблением иммунной системы, например, из-за приема иммуносупрессивных препаратов.

РИСУНОК 9.1. Реассортация вирусных генов. Каждая рамка представляет отдельный участок нуклеиновой кислоты, которая может кодировать один или несколько генов.

РИСУНОК 9.2. Процесс рекомбинации. По этому сценарию ген D из мутировавшего вируса A замещает ген 4 вируса A и образует новый вирус C.

РИСУНОК 9.3. Создание нового вируса благодаря мутации одной-единственной нуклеиновой кислоты в гене. Изображенные нуклеотиды: T – тимус; C – цитозин; A – аденин. Три нуклеотида образуют кодоны (триплеты), которые кодируют определенные аминокислоты. Аминокислоты являются строительным материалом для создания белков. Данный пример взят из реальных наблюдений, опубликованных в исследованиях вируса лимфоцитарного хориоменингита. У вируса А (который представляет часть последовательности из штамма Армстронга) происходит мутация в базовой паре 855 TC. Кодон TTC представляет аминокислоту фенилаланин, в то время как мутировавший CTA кодирует аминокислоту лейцин. Замещение одной-единственной аминокислоты позволяет вирусу инфицировать взрослых, вызывать подавление иммунной системы и развивать продолжительную болезнь. Заразив взрослого, исходный вирус (ТТС-фенилаланин) выводится из организма хозяина, и ни продолжительной болезни, ни подавления иммунной системы не происходит.