Prieš šimtą metų mirusių vyrų plaučiuose aptikti virusai pateikė intriguojančių faktų apie 1918-ųjų pandemiją, nusiaubusią visą pasaulį (1)
1918-ųjų birželio 27-ąją du jauni vokiečių kariai (vienam buvo 18 metų, kitam – 17) mirė Berlyne nuo naujos tais metais atsiradusios gripo atmainos. Jų plaučiai atsidūrė Berlyno medicinos istorijos muziejuje: užkonservuoti formaline, čia jie ramiai laukė šimtą metų. O dabar mokslininkams pavyko sekvenuoti didžiąją dalį abu vyriškius užkrėtusio viruso ir tokiu būdu iš arčiau pažvelgti į labiausiai pasaulį nuniokojusią XX a. pandemiją. Nepilnuose genomuose glūdi susidomėjimą kurstančios užuominos apie tai, kad liūdnai pagarsėjusi gripo atmaina tarp pirmosios ir antrosios pandemijos bangos galėjo prisitaikyti prie žmonių.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Mokslininkams taip pat pavyko sekvenuoti visą patogeno genomą, paimtą iš jaunos moters, mirusios Miunchene 1918-aisiais. Tikslus jos mirties laikas nėra žinomas. Tai yra tik trečiasis pilnas pandemiją sukėlusio viruso genomas ir pirmasis ne iš Šiaurės Amerikos, „bioRxiv“ paskelbtoje pirminėje straipsnio versijoje pabrėžia tyrimo autoriai.
„Tai yra tiesiog fantastiškas darbas“, – tvirtina Hendrikas Poinaras, vadovaujantis McMasterio universitete įsikūrusiai senųjų DNR laboratorijai. „Mokslininkai RNR virusų atgaivinimą iš archyvinės medžiagos pavertė pasiekiamu tikslu. Dar ne taip seniai tai, kaip ir daugelis su senosiomis DNR susijusių darbų, buvo tik fantazija“, – aiškina H. Poinaras.
Kaiip rašo sciencemag.org, viruso genomo sekvenavimas (sekoskaita) tapo įprastu dalyku. Per tebesitęsiančią koronaviruso pandemiją mokslininkai sukaupė daugiau nei vieno milijono SARS-CoV-2 genomų duomenų bazę, suteikiančią jiems galimybę stebėti, kaip atsiranda ir plinta naujos atmainos, o senosios sunyksta.
Tačiau egzistuoja nedaug H1N1 viruso, sukėlusio 1918–1919 metų pandemiją, sekų. Šio šimtmečio pradžioje Jungtinių Valstijų mokslininkai kruopščiai surinko vieną genomą iš mėginių, paimtų iš įšalusioje Aliaskos žemėje palaidoto ir užkonservuoto moters kūno. O 2013-aisiais jie pristatė antrąjį genomą iš Jungtinių Valstijų pandemijos laikotarpio, išgautą iš audinio, po skrodimo laikyto formaline Ginkluotųjų pajėgų patologijos institute.
Abiem tyrimams prireikė begalės laiko, todėl mažai kas norėjo sekti šių mokslininkų pavyzdžių, pažymi Saskačevano universiteto Vakcinų ir infekcinių ligų tyrimų organizacijos virusologė Angela Rasmussen. Vien jau mėginių paėmimas iš išsaugotų audinių yra didelis iššūkis, teigia Arizonos universiteto evoliucinės biologijos ekspertas ir vienas iš minėtosios pirminės straipsnio versijos autorių Michaelas Worobey. „Mėginių paėmimas yra esminis dalykas. Mūsų grupė išnaršė daugybę skirtingų vietų, ir tą padaryti buvo sunku“, – dėsto M. Worobey.
Roberto Kocho instituto evoliucinės biologijos ekspertas Sebastienas Calvignacas-Spenceris ir jo kolegos ištyrė 13 plaučių audinio mėginių iš laikotarpio nuo 1900 iki 1931 metų, buvusių Berlyno medicinos muziejuje ir kolekcijoje Vienoje. Trijose iš jų jie aptiko gripo viruso RNR daleles, visi šie audiniai datuojami 1918 m.
Kaip ir SARS-CoV-2 atveju, gripo viruso genomas yra sudarytas ne iš DNR, o iš RNR. Nors RNR buvo suskaidyta į mažas daleles, jų pakako norint atkurti visą viruso genomą iš moters, kuriai buvo vos 17 metų. Pirmojo kario atveju pavyko atkurti beveik 90 proc., antrojo – beveik 60 proc. juos pražudžiusio viruso genomo.
Sekvenuoti genetinę medžiagą iš formaline užkonservuoto audinio tebėra sunkiau nei naudojant kitus pavyzdžius, pažymi S. Calvignacas-Spenceris. „Tačiau tai nėra neįmanomas dalykas, kaip mes kažkada manėme“, – teigia mokslininkas.
Daliniai dviejų karių genomai yra iš pirmosios pandemijos bangos, kuri buvo švelnesnė. Po jos sekė aršesnė antroji banga, nusiritusi per pasaulį 1918-ųjų rudenį.
Mokslininkai spėliojo, kad virusas kilo iš paukščių ir tarp pirmosios ir antrosios bangos geriau prisitaikė prie žmonių. Spėjama, kad taip galėjo atsitikti todėl, jog svarbaus viruso paviršiuje esančio baltymo hemagliutinino gene įvyko aminorūgščių pasikeitimo mutacija, pakeitusi gliciną, dažniau sutinkamą paukščių virusuose, asparto rūgštimi, kuri yra labiau būdinga žmonių virusams.
Tačiau abiejų vokiečių karių sekose buvo asparto rūgšties – dėl šios priežasties toks scenarijus tampa menkai tikėtinas.
Mokslininkai gene aptiko evoliucinę viruso nukleoproteino užuominą. Tai struktūrinis baltymas, padedantis nustatyti, kokias rūšis virusas gali užkrėsti. Anksčiau aprašytos 1918-ųjų gripo atmainos iš pandemijos pabaigos laikotarpio pasižymi dviem šio geno mutacijomis, padedančiomis gripui išvengti įgimtos žmogaus organizmo antivirusinės gynybos. Vokiečių karių sekos buvo panašesnės į paukščių. „Tai gali byloti, kad virusas jau pirmaisiais pandemijos mėnesiais vystėsi siekdamas kaip įmanoma labiau išvengti žmogaus imuninio atsako“, – aiškina S. Calvignacas-Spenceris.
Moters iš Miuncheno gripo atmaina taip pat pasižymėjo labiau į paukščių atvejį panašia nukleoproteino atmaina, tačiau, turint omenyje, kad tiksli jos mirties data nežinoma, apie atmainos evoliuciją jokių išvadų daryti negalima.
Visgi iš šios moters išgautas genomas pateikė kitų užuominų. Mokslininkai panaudojo jos genus atgaivindami viruso polimerazių kompleksą – struktūrą, susidedančią iš trijų baltymų, kurie drauge kopijuoja patogeno genomą. Atlikdami ląstelių eksperimentus, jie nustatė, kad kompleksas iš Miuncheno atmainos buvo maždaug perpus aktyvesnis nei polimerazių kompleksas iš Aliaskos atmainos. Saugumo problemų šis tyrimas nekėlė, nes komanda neatkūrė viso viruso.
Pasak H. Poinaro, laboratorinių tyrimų rezultatus žmonių užsikrėtimų situacijai pritaikyti sudėtinga. Tačiau „faktas, kad mėgintuvėlyje galima ištirti „išnykusios“ atmainos poveikį, turi didžiulę įtaką suvokiant virulentiškumo evoliuciją ir galimas atsakomąsias priemones, jei susidurtume su kita gripo pandemija“.
Tyrimas taip pat parodė, kad patologijų archyvai yra tikros lobių skrynios, kuriose tebeguli daugybė informacijos apie 1918-ųjų pandemiją, pastebi A. Rasmussen: „Pastarieji 18 mėnesių aiškiai pademonstravo vieną dalyką: bandant užkirsti kelią naujoms pandemijoms, mums derėtų prisiminti ankstesnių pandemijų pamokas“.
Šaltiniai:
https://www.nature.com/articles/nature04230
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3731037/pdf/nihms494800.pdf