Многие крупные пандемии берут свое начало в животном мире: вирусы, вызывающие их, первоначально развивались в животных-хозяевах, а затем перешли к человеку. Это может произойти либо в результате спонтанных мутаций, либо в результате рекомбинации, при которой вирусы животных обмениваются генетическим материалом с близкородственными патогенами человека. Некоторые из самых смертоносных пандемий гриппа также происходили таким образом. В большинстве случаев вирус птичьего гриппа обменивался генами с вирусом гриппа, который уже встречается у млекопитающих или человека.
Вот почему эксперты по болезням обеспокоены вирусом птичьего гриппа H5N1, который в настоящее время свирепствует во всем мире. Заражение агрессивным подтипом 2.3.4.4b этого вируса гриппа почти всегда смертельно для птиц; миллионы диких и выращиваемых птиц уже умерли от этого птичьего гриппа. Но страдают не только птицы: вирус H5N1 также заражает морских млекопитающих и молочных коров, последние из которых уже передали возбудитель некоторым людям, хотя пока без серьезных последствий.
Может ли двойное заражение H5N1 сделать нас опасными?
Причина: на данный момент птичий грипп H5N1 не имеет биохимических механизмов для эффективного размножения в клетках человека и передачи от человека к человеку. Однако ситуация может измениться, если возбудитель птичьего гриппа встретится с вирусами гриппа у людей или других млекопитающих, которые уже адаптированы к нашим клеткам и иммунной защите. «Общая циркуляция сезонного гриппа с человеческими вирусами гриппа создает возможность для обмена генами», — объясняют Якоб Анкерхольд из Университетской больницы Фрайбурга и его коллеги.
Чтобы исследовать опасность, которую представляет нынешний возбудитель птичьего гриппа, Анкерхольд и его команда доставили в лабораторию два варианта агрессивного гриппа H5N1 подтипа 2.3.4.4b и исследовали их рекомбинационный потенциал при соблюдении особых мер безопасности. Для этого они заразили культуры клеток человека вирусами H5N1 и одновременно одним из двух вирусов сезонного гриппа, адаптированных к человеку. «Эти вирусы человеческого гриппа являются ранними представителями линий H1N1 и H3N2, потомки которых до сих пор циркулируют среди нас», — объясняет команда.
В этой клеточной культуре (синий цвет) компоненты вирусов гриппа человека окрашены в красный цвет, компоненты вирусов птичьего гриппа H5N1 — в зеленый цвет. Наложенные цвета указывают на коинфекции. — © Университетская больница Фрайбурга
Рекомбинация возможна, но редка
Результат: «Мы обнаружили, что нынешний подтип H5N1 2.3.4.4b может обмениваться генами с адаптированными к человеку вирусами гриппа H1N1 и H3N2», — сообщают исследователи. Однако такая генетическая рекомбинация происходит редко: из 2698 вирусов H5N1, проанализированных после коинфекции, только 20 впоследствии содержали генетические компоненты своих патогенных родственников человека – это соответствует лишь примерно 0,7 процента.
Но редкость не значит никогда: доказанные случаи обмена генами между вирусами птичьего и человеческого гриппа доказывают, что эти возбудители фундаментально генетически совместимы. Кроме того, в 13 из 20 рекомбинаций вирус H5N1 приобрел инструкции для важного вирусного белка. Этот рибонуклеопротеин контролирует функцию вирусной полимеразы, без которой вирус гриппа не может размножаться в наших клетках.
Обмен генами делает вирусный фермент более активным
Анкерхольд и его коллеги проверили влияние приобретения этих вариантов белка на инфекционность H5N1 в другом эксперименте на культуре клеток. Это показало: «Два оригинальных полимеразных комплекса H5N1 показали более низкую активность в клетках человека, чем их патогенные для человека варианты», — сообщает команда. «Однако если комплексы H5N1 захватили субъединицы вирусов гриппа человека, это значительно увеличило активность полимеразы H5N1».
Это означает: если H5N1 перенимает гены патогенных для человека вирусов гриппа, то это определенно помогает. Возможно, тогда вирус птичьего гриппа сможет лучше размножаться в организме человека, чем раньше. Но исследователи пока оценивают вероятность такой рекомбинации как довольно низкую. «Наши результаты показывают, что этот обмен редко встречается у исследованных вирусов птичьего гриппа, даже в целевых лабораторных условиях», — говорит старший автор Кевин Чимински из университетской больницы Фрайбурга.
Действуют ли естественные тормозящие факторы?
По мнению Анкерхольда и его коллег, это может указывать на то, что пока неизвестные биологические факторы подавляют такую генетическую рекомбинацию. Фактически, анализы вирусов H5N1, полученных от инфицированных птиц или дойных коров, до сих пор не выявили доказательств обмена генами с вирусами человеческого гриппа. Однако это были лишь образцы. Поэтому пока неясно, как часто происходит такой обмен генетическим материалом в естественных условиях.
Источник: Якоб Анкерхольд (Университетская больница Фрайбурга) и др., Труды Национальной академии наук, 2026 г.; дои: 10.1073/pnas.2631654123
