Ранние эпидемиологические характеристики определяют, закрепится ли вирус у нового вида

Передача вирусов от одного вида другому происходит в природе регулярно. Однако лишь немногие такие события приводят к закреплению вируса в новой популяции и развитию эпидемии. Чаще всего инфекция опасна только для зараженной особи и немногих «контактов». Понимание факторов, определяющих исход передачи вирусов от одного вида другому, критически важно для прогнозирования и предотвращения новых эпидемий. Ранее было выявлено несколько факторов риска передачи вируса человеку. Так, вероятность передачи вируса выше, если он инфицирует хозяев, близкородственных человеку, может реплицироваться в цитоплазме клетки, а не в ядре, вызывает длительную инфекцию, инфицирует хозяев, ареалы которых перекрываются с популяциями человека с высокой плотностью, если его геном схож с геномами вирусов, инфицирующих человека. Тем не менее, прогностическая ценность этих факторов ограничена, поскольку такие вирусы встречаются часто, тогда как эпидемии довольно редки. Исследователи из США выдвинули гипотезу, что ключевое значение могут иметь ранние эпидемиологические характеристики инфекции в новой популяции.

Для проверки гипотезы авторы использовали модельную систему, состоящую из нематод рода Caenorhabditis и естественного патогена C. elegans — вируса Orsay, передающегося фекально-оральным путем. Восемь штаммов семи видов нематод, ранее показавших различную восприимчивость к вирусу, заражали в ходе эксперимента. После этого из каждой популяции брали 20 взрослых червей и переносили их на новые чашки без вируса. Это моделировало передачу инфекции при естественном расселении. Пересев повторяли до 10 раз или пока вирус не переставал определяться в популяции. Исследователи измеряли распространенность инфекции в изначальной популяции (какая доля особей заражена), интенсивность инфекции (вирусная нагрузка), способность к выделению вируса из организма (передача вируса чувствительным трансгенным индикаторным червям, у которых активировалась флуоресценция при заражении), а также относительную восприимчивость штаммов (TCID50).

В итоге оказалось, что вирус удерживался не во всех популяциях. Лучше всего поддерживали инфекцию C. sulstoni, чуть хуже — C. latens и C. wallacei. У контрольного штамма C. elegans вирус сохранялся стабильно. Долговременное сохранение вируса коррелировало с высокой начальной долей зараженных особей и способностью к выделению вируса из организма, но не зависело от интенсивности инфекции или восприимчивости штаммов. Таким образом, две эпидемиологические характеристики — распространенность и выделение — объясняли более 50% различий в результатах.

Дополнительно авторы построили механистическую модель, оценивающую вероятность того, что среди перенесенных червей окажется хотя бы один достаточно заразный для поддержания инфекции. Эта модель, основанная на биномиальном распределении, объясняла около 38% вариаций в поддержании вируса в разных популяциях. После добавления случайных эффектов штамма, линии, количества пассажей и так далее этот показатель возрос до 66%. При этом особенно сильное влияние оказывали различия между штаммами, что указывает на роль скрытых биологических факторов (например, скорости размножения или особенностей иммунного ответа).

Таким образом, исход передачи вирусов от одного вида другому во многом определяется ранними эпидемиологическими характеристиками, особенно распространенностью вируса в исходной популяции и способностью выделять вирус из организма. Эти параметры могут служить индикаторами риска закрепления возбудителя у нового вида и возникновения эпидемии. Интенсивность инфекции у отдельных особей оказалась слабым предиктором. Следовательно, при оценке угрозы передачи вирусов от одного вида другому необходимо уделять внимание не только свойствам вируса или хозяина, но и динамике раннего распространения.

Патогенные вирусы медоносной пчелы не смогли адаптироваться к диким шмелям