Создана карта распространения вируса кори в головном мозге

Патогены, в том числе вирусы, могут распространяться как коллективные инфекционные единицы, включающие различные геномы, которые реплицируются в клетках одновременно. Это касается и вируса кори. В PLOS Pathogens опубликовано исследование образцов головного мозга человека, скончавшегося от подострого склерозирующего панэнцефалита (ПСПЭ), который развился в результате заражения корью. Почти во всех 15 исследованных образцах были обнаружены две основные геномные линии вируса, реплицирующиеся в клетках совместно. В геномах вируса присутствовали мутации, затрагивающие оболочечные белки. Возможно, эти мутации способствовали проникновению вируса в центральную нервную систему.

Замороженный головной мозг 24-летнего жителя США, умершего от ПСПЭ, был пожертвован для исследований. С поверхности мозга взяли два образца для анализа и в них с помощью специфических зондов обнаружили транскрипты и геномную РНК вируса кори. Ученые оценили относительное содержание вирусной и клеточной РНК в образцах: содержание нерибосомной вирусной РНК в клетках мозга достигало 8–15% (для сравнения, пиковый уровень РНК вируса кори в инфицированных клетках HeLa составлял около 25%).

Обычно для отслеживания мутаций вируса требуется сравнение с геномом вируса, полученного из организма человека, от которого был заражен больной. Поскольку в данном исследовании этот материал был недоступен, сравнение проводили с эталонным геномом вируса кори, циркулировавшим на момент заражения пациента.

На основе сравнения геномов авторы выявили 130 однонуклеотидных вариантов (SNV), отличающихся от эталонного генома, и встречающихся в исследуемых образцах с частотой более 90%. Еще 35 SNV встречались с частотой 60–75%, и 21 SNV — с частотой 30–40%. Во втором образце присутствовали те же группы мутаций, но их частоты отличались — 70 и 30% соответственно. Группа из 130 SNV, встречающихся практически во всей вирусной популяции, могла быть мутациями предкового вируса (Candidate Brain Ancestor, CBA). Однако неясно, были они получены до проникновения вируса в мозг или после.

На основе этих данных авторы выделили две вирусные субпопуляции. Одна из них, имеющая 35 вариантов с более высокой частотой, была названа геномом-кандидатом 1 (CG1), а другая, имеющая 21 варианта с более низкой частотой — геномом-кандидатом 2 (CG2).

Две мутации, M-W125* и F-L454M, встречались почти во всех геномах вируса кори. M-W125* образует стоп-кодон, прерывающий рамку считывания белка M после 124 из его 335 аминокислот, а замена аминокислоты F-L454M влияет на энергию активации тримера F при слиянии пораженных клеток, характерном для коревой инфекции. Поскольку эти две мутации встречаются с частотой более 99%, их считали частью CBA. Мутацию F-Q527*, которая вводит стоп-кодон в цитоплазматический хвост F-белка, отнесли к CG2, а M-F50S, первоначально идентифицированную в варианте вируса кори дикого типа, не связанном с ПСПЭ, — к CG1.

Используя геномспецифичные зонды и набор контрольных одномолекулярных флуоресцентных зондов, авторы показали, что в 90% клеток височной и затылочной долей и ствола мозга варианты CG1 и CG2 реплицировались одновременно.

Затем исследователи проанализировали еще 13 образцов мозга и пришли к выводу, что SNV, отнесенные к CG1 и CG2, встречались совместно во всех участках мозга, но их распределение различалось. В одном из образцов лобной коры было выявлено два кластера мутаций, отличавших его от других образцов. Один кластер включал 10 мутаций G1, существенно более редких, чем остальные мутации G1, а другой кластер — 11 мутаций, которые в основном отсутствовали в других образцах, но присутствовали в лобной коре примерно с той же частотой, что и остальные мутации G1. Вероятно, предок G1 прошел две разные эволюционные истории. Одна линия приобрела набор из десяти мутаций и дала начало собственно кластеру G1, другая, содержащая 11 мутаций, сохранилась почти исключительно в определенном участке лобной коры.

Таким образом, была показана гетерогенность генома вируса кори в образцах мозга. Предположительно, коллективная инфекционная единица, способная к миграции, проникла в лобную кору, возможно, через ротоглотку и обонятельный нерв, и оттуда в другие участки. Ученые также выявили мутации, которые могут быть ассоциированы с ПСПЭ и распространением вируса кори в головном мозге. Это исследование принесло ценные данные о коллективных инфекционных единицах и их эволюции.

Чтобы победить корь, нужно пересмотреть стратегии вакцинации