0
Статья
Геномные и эволюционные различия между американским и другими мировыми штаммами вируса эпизоотической диареи свиней. MC Jarvis, H Ching Lam, Y Zhang, L Wang, RA Hesse, BM Hause, A Vlasova, Q Wang, J Zhang, MI Nelson, MP Murtaugh, and D Marthaler. Preventive Veterinary Medicine 123 (2016) 175–184. http://dx.doi.org/10.1016/j.prevetmed.2015.10.020
Предмет исследований
Было выполнено полное геномное секвенирование изолятов вируса при вспышках ЭДС, имевших место в США в 2014 г., результаты которого затем сравнивались с полными геномными последовательностями, хранящимися в GenBank (n=126), с тем, чтобы определить наиболее вариабельные участки генома данного вируса и улучшить понимание того, каким образом вирус эволюционирует. Данный анализ должен помочь оценить влияние такой вариабельности на проведение диагностики и разработку вакцин.
Метод исследования
С января по декабрь 2014 г. для проведения полного геномного секвенирования было отобрано 93 полевых изолята (из экскрементов, интестинального гомогената, ротовой жидкости, скармливаемых фекалий и проб из объектов окружающей среды). Образцы прошли скринирование на вирус ЭДС методом ПЦР в реальном времени (RT-PCR). Провели отбор образцов для полного геномного секвенирования, исходя из таких критериев, как выявленная в результате ПЦР высокая вирусная концентрация и территориальная диверсификация в пределах США. Используя полученные в процессе исследования полные геномные последовательности (n=93) и последовательности ЭДСв, полученные из GenBank (n=120), были созданы два нуклеотидных и аминокислотных ряда, которые затем были подвергнуты анализу на предмет филогенетической взаимосвязи последовательностей американского и мировых вирусов ЭДС, с тем, чтобы определить гены или регионы с высокой разнородностью штаммов. Для понимания механизма эволюционирования вируса и изменений в рецептор-связывающем домене (РСД), который, как считают, является главным фактором инфекционности вируса ЭДС и его вирулентности, провели рекомбинационный анализ с использованием комплексных инструментов.
Результаты
Статья содержит несколько открытий, а именно:
- nsp2 и nsp3 оказались участками, имеющими самые большие различия между штаммами (часть ORF1a).
- Среди структурных генов, ген S, обладал самыми высокими уровнями энтропии, в сравнении с другими структурными генами, и самой большой скоростью эфолюционирования, отражавшей повышенную плотность отбора.
- Рекомбинация играет в эволюционировании коронавируса ключевую роль, создавая новые штаммы с измененной вирулентностью. Штамм Minnesota211 произошел в результате рекомбинации между штаммами S-INDEL и пандемичным американским. Хотя рекомбинация чаще происходит во время эпидемий, ее случаи наблюдаются в большинстве азиатских штаммов.
Что эта статья дает?
Генеалогия вируса ЭДС гораздо запутаннее, чем представлялось раньше. Результаты свидетельствуют об изменениях в ORF1 и шиповидных участках, указывающих на высокий уровень вариации между изолятами. Диагностические тесты, имеющие целью участки вируса ORF1, могут выдавать ошибочный отрицательный результат, обусловленный высокой генетической вариабельностью. Более приемлемой целью при таких тестах может служить более устойчивый С-терминальный участок структурного белка вируса.
Эпидемиологические исследования, изучающие исключительно вариабельный S-участок, могут упустить эволюционные изменения, происходящие в участке ORF1. Полное секвенирование вируса должно давать возможность построения более точных заключений.
Несмотря на различия, существующие между американским и азиатским штаммами, между ними также имеются и сходства, подтверждающие азиатское происхождение американских пандемичных штаммов. С происхождением европейских штаммов ясности меньше.
Скорость рекомбинации и эволюционирования высока как у американских штаммов, так и у азиатских, что значительно осложняет разработку защитной вакцины широкого действия.
|
Недавние вспышки эпизоотической диареи свиней (ЭДС), прокатившиеся по Азии, США и Европе, высветили слабости нашей производственной системы. Хотя меры биобезопасности, в целом, заметно усовершенствовались, их одних оказалось недостаточно для того, чтобы не допустить распространения инфекции. Но почему же, все-таки, инфекция, с которой Европа знакома с конца 80-х годов прошлого века ударила так сильно? Как такое может быть, что улучшения в области биобезопасности не срабатывают? Почему странам, которые раньше уже попадали под удар ЭДС, пришлось пережить еще одну эпидемию? Как нами упоминается выше, инфекция наносит удар по Европе регулярно. Одно из последних, предшествующих большинству недавних вспышек, сообщений об этом заболевании, пришло в 2008 г. из Италии, однако там оно распространилось не так широко, имело более локальный характер, а вирулентность была более низкой. Попав в США, инфекция за несколько месяцев распространилась по всей стране и достигло Канады, а ее симптомы были гораздо более острыми, по сравнению с Европой, что приводило к высокому падежу пораженного поголовья (в некоторых случаях достигавшему 100%). Другими словами, при одной и той же болезни такие ее параметры как инфективность и вирулентность заметно отличались. Новые технологии молекулярных биологических исследований позволили провести изучение генома вирусов ЭДС, причастных к возникновению этих недавних вспышек и доказали - на самом деле это штамм, отличный от того, что был изолирован в Европе. Отличия между ними настолько велики, что они отражаются не только на двух вышеупомянутых характеристиках, но также и приводят к тому, что присутствующие на североамериканском рынке вакцины, разработанные на базе классических штаммов, не способны бороться с вирусом. Новый вирус даже способен давать ложный отрицательный результат в процессе некоторых диагностических тестов, строящихся на использовании некоторых фрагментов генома, которые в этих новых штаммах подверглись модификации. Обладая знанием о генетических различиях в штаммах, мы способны осознать причины возникновения новых вспышек и усовершенствовать некоторые аспекты, такие, как диагностика и биобезопасность. Детальная информация о различных штаммах какого-либо вируса, например, ЭДСв, позволяет предугадывать направление его развития и изучать потенциальные слабые места в биобезопасности с тем, чтобы вовремя их корректировать, а также разрабатывать диагностические тесты, основанные на использовании наиболее стабильных генов, что позволит избежать проблем, обусловленных возможными рекомбинациями вируса. |
