Думаете, SARS-CoV-2 поражает только людей? Добавьте сотни видов в список высокого риска

Более 500 видов млекопитающих являются кандидатами высокого риска на заражение вирусом SARS-CoV-2, вызывающим COVID, на основании нового исследования общих признаков среди видов с белковым шлюзом для вируса.

Что общего между людьми, снежными барсами, норками и белохвостыми оленями? Все они могут быть инфицированы вирусом SARS CoV-2, который в настоящее время держит мир в тисках смертельной пандемии.

Теперь группа ученых составила список из более чем 500 других млекопитающих, которые являются вероятными кандидатами на заражение и распространение вируса. Вооружившись подробными моделями того, как вирус связывается с клетками хозяина, и компьютерной программой, способной выявить общие черты этого места связывания у разных видов, исследователи обнаружили потенциальные мишени вируса, охватывающие 13 биологических классов, от крошечных мышей до огромных горилл.

Полученные результаты могут помочь точно определить, за какими из тысяч видов следует наблюдать, поскольку ученые работают над снижением риска того, что вирус и новые опасные вирусные мутанты будут перемещаться туда-сюда между людьми и другими животными. "Знание того, какие млекопитающие способны повторно заразить нас, жизненно важно для предотвращения обратного распространения инфекции и новых опасных вариантов", - сказал Илья Фишхофф, постдокторант Института изучения экосистем Кэри, который помогал руководить работой.

Ученые уже определили несколько видов животных, которые могут передавать вирус. Предполагается, что пандемия началась именно с такого перехода, хотя неизвестно, какой вид передал его человеку. Норки заражались от людей и затем снова распространяли болезнь. На Среднем Западе и Восточном побережье США 40% белохвостых оленей, прошедших недавние тесты, были носителями вируса. Каждый инфицированный вид является резервуаром, через который вирус может распространяться и мутировать. Как показывают дельта-, а теперь и омикронные варианты, новые версии вируса могут свести на нет усилия по борьбе с болезнью, которая уже унесла жизни более 5,2 миллионов человек.

Но понять, какие животные уязвимы к вирусу, не так просто. Внимание было сосредоточено на рецепторе ангиотензин-превращающего фермента 2 (ACE2) - белке, обычно встречающемся на поверхности клеток млекопитающих, с которым вирус SARS-CoV-2 связывается с помощью шипоподобного белка. Этот рецептор обычно участвует в таких основных функциях организма, как регулирование кровяного давления. Но для вируса он действует как ворота во внутреннюю работу клетки.

Чтобы найти потенциальных кандидатов, ученые искали животных с похожим рецептором ACE2, основываясь на строительных блоках аминокислот рецептора или трехмерных моделях того, как конкретный рецептор будет взаимодействовать с белком-шипом вируса. Проблема в том, что точная структура ACE2 известна лишь примерно для 300 видов животных.

Ученые из Института Кэри, некоммерческого исследовательского института в Нью-Йорке, а также ученые из Стэнфорда и Университета штата Аризона обратились к компьютерам, чтобы найти кратчайший путь, позволяющий обойти трудоемкую и длительную работу по детальному описанию ACE2 каждого вида. Сначала они собрали аминокислотные последовательности для 326 видов животных и подключили их к компьютерной программе, разработанной для моделирования того, насколько хорошо белок-шип вируса будет связываться с ними, подобно тому, как ключ подходит к замку.

Чтобы отсеять животных, чьи рецепторы ACE2 вряд ли имели достаточно прочную связь, они установили порог уровня связывания между животным с самой слабой связью, которое, как было показано, распространяет болезнь - домашней кошкой, и видом с самой прочной связью, который все еще не распространяет болезнь - домашней свиньей.

Затем с помощью компьютерной программы они прочесали базы данных основных биологических признаков 5400 млекопитающих - все, начиная от места охоты и заканчивая длиной тела новорожденных - в поисках моделей характеристик, которые связывали животных с известными последовательностями ACE2 и высокой вероятностью заражения, с другими, менее изученными видами.

 "Вполне вероятно, что он (рецептор) развивался у животных наряду с другими экологическими и жизненными признаками". Сравнивая биологические особенности видов, у которых известен рецептор ACE2, с особенностями других видов млекопитающих, мы можем сделать прогноз относительно их способности передавать SARS-CoV-2", - сказал Адриан Кастелланос, постдокторант Института Кэри, участвовавший в работе.

Согласно результатам анализа, опубликованным в середине ноября в журнале Proceedings of the Royal Society B, 540 видов животных относятся к группе высокого риска. Среди них известные переносчики SARS-CoV-2 - оленьи мыши, енотовидные собаки, норки и белохвостые олени. В него также вошли такие сюрпризы, как саола, также известная как "азиатский единорог" - редкое, обитающее в джунглях существо, напоминающее небольшую антилопу.

Среди наиболее широко представленных видов животных - приматы, ленивцы и муравьеды, панголины, древолазы, летучие мыши и множество пасущихся животных. Некоторые из этих видов живут в тесном контакте с людьми, что повышает потенциальный риск межвидовой инфекции. Водяной буйвол широко используется для получения молока и для вспашки земли в некоторых частях мира. Норка, лисица, олень сика и белогубый пекари являются объектами фермерского хозяйства. Обезьян макак содержат в качестве домашних животных. Люди регулярно охотятся на оленей, кабанов и других животных.

Полученные результаты не гарантируют, что тот или иной вид окажется проблемным. Например, свиньи заняли относительно высокое место, но вирус не заразил их в лабораторных экспериментах. Однако полученные результаты могут помочь сузить список вероятных подозреваемых, поскольку детективы охотятся за потенциальными носителями вируса. "Наша модель - единственная, которая смогла предсказать риск почти для всех видов млекопитающих", - говорит старший автор и эколог по болезням Института Кэри Барбара Хан. "Каждый раз, когда мы слышим о новом виде, у которого обнаружен SARS-CoV-2, мы пересматриваем наш список и видим, что они занимают высокие позиции".

Статья под названием Fischhoff, et. al. "Прогнозирование зоонозной способности млекопитающих передавать SARS-CoV-2" опубликована в журнале Royal Society.