22.10.2020

Как СПИД покорил Северную Америку: исследователи восстанавливают геномы ВИЧ из образцов сыворотки более 40 лет

HI
                Частицы ВИЧ (желтые), заражающие Т-клетки, просматривают под сканирующим электронным микроскопом. Т-клетки выполняют важные функции в нашей иммунной системе. Кредит: NIH/NIAID

Исследователи из Университета Аризоны и Кембриджского университета в Великобритании воссоздали происхождение пандемии СПИДа в беспрецедентных подробностях.
                                                                                       

Полученные результаты стали возможными благодаря молекулярной методике, разработанной группой специалистов для этого проекта, которая позволила им извлечь генетический материал из более чем 40-летних образцов сыворотки и расшифровать последовательность генов вируса иммунодефицита человека, или подтипа ВИЧ это начало вспышку на североамериканском континенте в начале 1970-х годов. Филогенетический анализ оценивает скачок в США примерно в 1970 году и помещает наследственный вирус США в Нью-Йорк, решительно предполагая, что это был важнейший центр, из которого ВИЧ проник на континент.

Выводы, полученные в результате этого исследования, могут помочь исследователям и работникам здравоохранения лучше понять, как патогенные микроорганизмы перемещаются в популяции, и привести к более эффективным стратегиям, направленным на сдерживание или искоренение опасных патогенов.

Результаты будут опубликованы в предварительной онлайн-публикации Nature 26 октября. Они подтверждают предыдущие результаты, отслеживающие пути проникновения и распространения вируса через США, и устраняют любые оставшиеся сомнения, окружающие Карибский регион как ключевая ступенька, с которой ВИЧ выскочил в США. В документе также сообщается о первом восстановлении полного генома ВИЧ-1 от индивидуума, известного как «Пациент ноль», и показано, что нет ни биологических, ни исторических данных для широкого распространения. считал, что он является основной причиной эпидемии ВИЧ в Северной Америке.

Несмотря на то, что было установлено, что ВИЧ уже заражал людей в США до 1981 года, год, когда был распознан СПИД, время и самые ранние распространения вируса в США до сих пор не были известны. Ведущий междисциплинарной команды ученых, Майкл Воробей, эксперт по эволюции вирусов, и Ричард Маккей, ученый, специализирующийся на истории общественного здравоохранения, приступили к поиску секретов, окружающих эпидемию СПИДа по мере ее развития. Для этого потребовались новые молекулярные методы, которые позволили бы восстанавливать и «восстанавливать» генетический материал из образцов, чей возраст и состояние делали их труднодоступными для существующих аналитических методов.

«Стандартная методология, такая как серологические анализы крови, выявляющие антитела, скажет вам, был ли у человека ВИЧ, но вы не сможете получить из него какую-либо последовательность генов ВИЧ, потому что для этого вам нужна РНК от вируса «, — говорит Воробей, профессор и руководитель Департамента экологии и эволюционной биологии в УА. «РНК вируса представляет собой чрезвычайно деликатную молекулу, содержащую 10000 нуклеотидов, и очень быстро разрушается».

Лаборатория Воробея разработала методику, называемую «РНК-отбойный молоток», которая разбивает огромный человеческий геном в образцах на крошечные перекрывающиеся куски и извлекает РНК вируса.

«Затем мы очень тщательно амплифицируем РНК вируса, не позволяя фоновой РНК мешать», — объясняет он.

Воробей говорит, что метод может иметь потенциал для других применений в здравоохранении, таких как более чувствительные биологические анализы для отбора образцов крови на маркеры рака или вирусы, включая Zika.

            Как СПИД покорил Северную Америку
                После того, как ВИЧ переместился из Африки в Карибское море, он сначала распространился в Нью-Йорк, а затем и в другие места в США. Построив эволюционные деревья различных штаммов ВИЧ еще в 1970-х годах, исследователи обнаружили доказательства того, что вирус циркулировал под радар за десять лет до вспышки в США был признан. Предоставлено: Worobey и др. ./ Природа

Благодаря скринингу более 2000 образцов сыворотки, собранных у мужчин в США в период с 1978 по 1979 год, причем все они со временем деградировали, метод позволил исследователям восстановить восемь почти полноразмерных последовательностей генома вирусной РНК, представляющих самые старые геномы ВИЧ на севере. Америка. Этот ранний «снимок» с полным геномом показывает, что эпидемия ВИЧ-1 в США продемонстрировала удивительно обширное генетическое разнообразие в 1970-х годах, но также предоставляет убедительные доказательства ее появления в условиях предшествующей карибской эпидемии.

Наличие полной геномной информации перед ними позволило авторам ответить на вопросы, которые раздражали исследователей, например, как быстро вирус распространялся в разное время в разных местах. Как только ВИЧ пересек Атлантику из Африки, он быстро распространился через Карибское море и оттуда в США. Тем не менее, эпидемия оставалась незамеченной до тех пор, пока не достигла США. Нью-Йорк оказался самым важным центром эпидемии СПИДа в США. и недавно секвенированные геномы показали, что вирус, должно быть, прыгнул туда, или очень близко, в 1970 году. Оттуда ВИЧ распространился в Сан-Франциско и, предположительно, в другие места в Калифорнии, где впервые были выявлены пациенты со СПИДом в 1981 году.

«В Нью-Йорке вирус столкнулся с населением, похожим на сухой трут, — объясняет Воробей, — заставляя эпидемию гореть все быстрее и быстрее и заражая достаточно людей, что впервые привлекает внимание всего мира».

«Эта информация отпечатана в РНК вируса с 1970 года», — говорит он. «Наш анализ показывает, что вспышки в Калифорнии, которые первыми заставили людей звонить в тревогу и привели к обнаружению СПИДа, были на самом деле ответвлениями от более ранней вспышки, которую мы наблюдаем в Нью-Йорке».

На основе генетических данных команда смогла построить эволюционные деревья различных штаммов ВИЧ и узнать, как они распространяются в США. Они обнаружили, что к концу 1970-х годов ВИЧ диверсифицировался почти в том же генетическом разнообразии, которое мы наблюдаем сегодня.

«Примерно в 1970 году мы видим сигнал о появлении этого вируса, что свидетельствует о том, что он был там в тот момент хотя бы у одного человека», — говорит Воробей.

По словам исследователей, возможность оглянуться назад и собрать воедино то, что потребовалось для возникновения пандемии ВИЧ, обнадеживает.

«Теперь мы можем смотреть вперед во времени и действительно видеть будущее, в котором — даже если вирус не будет полностью уничтожен — его можно будет свести к нулю без новой передачи на больших площадях мира», — говорит Воробей.

Молекулярно-биологические анализы, разработанные в этой работе, могут привести к более чувствительным тестам, которые быстрее обнаруживают вирус у людей, которые не знают, что они заразились совсем недавно, говорит он.

«Более раннее выявление и лучшее согласование различных вариантов, которые мы должны сделать, чтобы вирусу было труднее переходить от одного человека к другому, — говорит он, — являются ключом к вытеснению ВИЧ из бизнеса»./p>

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *