Эволюция вакцин и ЦВС-2

С экономической точки зрения цирковирус свиней второго типа (ЦВС-2) является одним из наиболее важных вирусов, поражающих свиней. Он приводит к ряду заболеваний, совместно именуемых цирковирусными болезнями свиней (ЦВБС). Первая вакцина против ЦВС-2 была задействована в 2004 году, и в настоящее время большинство свиней вакцинируется от ЦВС-2. В Испании, которая является второй наиболее крупной страной по производству свинины в ЕС, до 80% из 24 миллионов свиней подвергаются вакцинации. В Северной Америке объем вакцинации еще выше.

В последнее время наша исследовательская группа была заинтересована тем, как вакциноиндуцированный иммунитет может повлиять на эволюцию ЦВС-2. В действительности, недавно опубликованные результаты показали, что в настоящее время на коммерческих свинофермах циркулируют различные варианты ЦВС-2 (Kekarainen и др., 2014). Была обнаружена некоторая изменчивость в различных регулярностях и в разных геномных позициях ЦВС-2 на вакцинированных и невакцинированных фермах. Кроме того, многие аминокислотные изменения были расположены в эпитопных регионах, играющих важную роль в активации иммунной системы и выделенных ранее экспериментальными методами. В данном исследовании к ЦВС-2 применялись методы секвенирования нового поколения (СНП), что позволило идентифицировать редко встречающиеся варианты. Такие малочастотные варианты не обнаруживаются традиционными методами секвенирования, но могут играть важную роль в инфицировании, передаче вируса и, самое главное, в его эволюции. Решающим достоинством метода СНП является большое количество получаемых данных. Последующий биоинформатический анализ позволяет детально изучить вирусные популяции на уровне всего генома. Эти технологии уже применяются для лучшего понимания вирусной эволюции в ответ на иммунитет и их лекарственную устойчивость (Grad и др., 2014; Ortega-Prieto и др. 2013;. Tsibris и др., 2009).

Что же тогда делает ЦВС-2 интересным объектом для изучения в аспекте эволюции, возможно вызванной вакцинацией? Ответом на этот вопрос могут быть следующие характеристики ЦВС-2:

1. ЦВС-2 достигает генетического разнообразия посредством накопления точечных мутаций и за счет рекомбинации. На самом деле, скорость эволюции ЦВС-2 выше предположительной для ДНК вируса (1.2x10−3 замена/сайт/год), что делает ее схожей со скоростью эволюции РНК вирусов (Firth и др., 2009).

2. Исторические данные показывают, что доминирование генотипа ЦВС-2 колеблется. На основании генетической изменчивости его капсидного гена, ЦВС-2 делятся на три основные группы с обозначением ЦВС-2-генотипов: a, b и c (Segalés и др., 2008). Во всех частях мира был описан сдвиг распространенности генотипа ЦВС-2 a в сторону генотипа b, совпавший с появлением очень тяжелых вспышек заболевания (Carman и др., 2006; Cortey и др., 2011; Cheung и др., 2007). Несмотря на то, что такие эпидемиологические данные не доказывают, что появление эпидемических вспышек вызвано штаммами ЦВС-2b, подобное совпадение во времени и пространстве указывает на то, что сдвиг распространенности генотипа является частью загадки эволюции заболевания (Segalés и др., 2013). Пока не ясно, почему такой сдвиг произошел, поскольку различий в патогенности между ЦВС-2a и b не выявлено (Opriessnig и др., 2008).

Структура вирусной частицы ЦВС-2. Поверхностное представление полной структуры капсида ЦВС-2, проецируемое вдоль икосаэдрической оси третьего порядка. Треугольный разрез соответствуют тримерному капсомеру из белков оболочки (внизу справа), что иллюстрирует реальное биологическое окружение вириона. База данных белковых структур ID: 3R0R.

3. В последнее время были идентифицированы новые генетические варианты ЦВС-2, что повысило интерес к внимательному контролю возможности появления вариантов штаммов ЦВС-2 (Opriessnig и др., 2013). Действительно, в Китае вариант ЦВС-2b продемонстрировал себя как более вирулентный у свиней (Guo и др., 2012). На самом деле, неизвестно даже, есть ли другие, неустановленные пока генотипы, циркулирующие на фермах.
4. Вакцины против ЦВС-2 в настоящее время широко используются во всех основных странах-производителях. Тем не менее, ни одна из нынешних вакцин не приводит к стерильному иммунитету. Таким образом, животные защищены от болезни, но все же подвержены инфицированию ЦВС-2 на большинстве ферм. Используемый тип вакцин и молекулярные характеристики ЦВС-2 создают благоприятную ситуацию для отбора вариантов вируса в естественных условиях (in vivo). В наиболее тяжелых случаях некоторые мутантные вирусы могут распространяться и избегать иммунного распознавания, заложенного посредством вакцинации.
5. Наши предыдущие результаты указывают на то, что циркулирующие на фермах популяции ЦВС-2 изменчивы, и это разнообразие отличается по вирусным популяциям, инфицирующим животных на вакцинированных и невакцинированных фермах (Kekarainen и др., 2014).

Несмотря на высокий уровень эффективности вакцин против ЦВС-2 и отличную прибыль на инвестиции (Beach и Meng, 2012), не следует забывать об изменчивости и эволюции вируса до тех пор, пока вирус сохраняется в вакцинированной популяции свиней.