Ученые предсказали эволюцию смертельно опасных вирусов

Международная группа ученых разработала теоретическую модель, позволяющую предсказать эволюцию вирусных инфекций, которые могут вызвать пандемии. Ее прогнозы удалось подтвердить в ходе эксперимента с норовирусами. 

Исследователи отмечают, что необходимо научиться предсказывать эволюцию патогенных агентов для того, чтобы адекватно реагировать на возникающие угрозы массовых эпидемий вирусных инфекций. Обычно ученые изучают доступные образцы ДНК и анализируют филогенетические деревья (схемы, отражающие эволюционные взаимосвязи между различными организмами), после чего прогнозируют, какие штаммы вирусов будут в конечном итоге доминировать. Однако этот метод не позволяет понять, какие новые штаммы могут возникнуть.

В своем исследовании ученые смоделировали эволюцию норовирусов (MNV), учитывая такие параметры, как стабильность формирования капсида (внешней оболочки вируса) и прочность связывания (афинность) с антителами. Эти свойства отражают приспособленность вируса к организму-хозяину. Капсид предохраняет гены инфекционного агента от механических повреждений и обеспечивает его прикрепление к заражаемым клеткам. Афинность к антителам, препятствующим размножению патогена, определяет уязвимость вируса к иммунитету.

Биологи определили, как именно будет происходить эволюция вирусов в зависимости от численности их популяции. Им удалось показать, что в больших популяциях происходит усиление стабильности капсида, а в маленьких — ее ослабление. Однако афинность к антителам должна уменьшаться в группах любых размеров.

Для подтверждения результатов теоретической модели, ученые проследили за большим числом MNV в культуре клеток, где главной движущей силой эволюции является естественный отбор. Кроме того, ученые использовали микрожидкостной чип Evolution Chip. В нем крупную популяцию норовирусов можно разделить на множество маленьких независимых групп, в которых основную эволюционную роль играют случайные (и в большинстве случаев бесполезные) мутации.

Авторы работы полагают, что возможность проследить за эволюцией вирусов на Evolution Chip и предсказать ее ход позволит бороться с угрозами пандемий.

Норовирусами называют род вирусов, который вызывает острые желудочно-кишечные инфекции. К нему относится единственная разновидность — вирус Норуолк Он очень заразен и ежегодно становится причиной около 300 смертей в США.