Откуда появился Омикрон: новые предположения - от мыши, но от какой?

Еще в 2007 году исследователи показали, что они могут полностью адаптировать человеческий SARS-CoV-1 для смертельного заражения мышей и вызывать респираторные нарушения после 15 пассажей вируса через последовательных животных.

Исследователи из Китайской академии наук в Пекине недавно сообщили о новых интригующих доказательствах возможного мышиного происхождения варианта Омикрон. Их статья, размещенная на сервере препринтов BioRxiv, была быстро подхвачена и опубликована через несколько дней в Журнале генетики и геномики и бросает вызов господствующей теории, утверждающей, что полимутантная последовательность шипов Омикрона должна была развиться в результате затяжной инфекции в организме человека. пациент с тяжелым иммунодефицитом, пишет medicalxpress.com.

Их основная идея состоит в том, что мышь могла каким-то образом заразиться человеческим вирусом путем «обратной зоонозной передачи», после чего вирус развил все или многие из своих 45 новых мутаций, а затем был передан обратно людям. Хотя эта теория может объяснить, почему Омикрон выглядит таким аномальным, если нанести его на филогенетическое дерево по сравнению с обычными подозреваемыми, есть одна серьезная проблема: мышиный гомолог человеческого рецептора ACE2 (hACE2), который вирус обычно использует для проникновения в клетки . имеет небольшое сходство со стандартным шиповидным белком SARS-CoV-2.

На самом деле настолько мало, что для изучения вируса на этом предпочтительном исследовательском животном ученые должны искусственно ввести hACE2, чтобы создать мышей, у которых при заражении проявляются какие-либо серьезные респираторные расстройства. Этих трансгенных мышей получают несколькими способами, каждый из которых демонстрирует уникальную тропность к тканям, пенетрантность и, соответственно, разные эффекты. Исследователи провели пробные эксперименты, в которых последовательность hACE2 человека интегрировали в геном хозяина и индуцировали под контролем ряда различных промоторов. Аденовирусы также можно использовать для заражения клеток и создания реплицирующихся плазмид, распространяющих код hACE2.

Принимая во внимание эти вопросы, как стандартный человеческий вирус мог закрепиться у мышей? Несколько вещей очевидны относительно того, как последовательность Омикрона и последствия болезни отличаются от других четырех вариантов, посвященных рыцарям. В то время как Омикрон, по-видимому, более заразен, он также кажется менее серьезным - похоже, он не нацелен на разные классы клеток в глубоких отделах легких одинаковым образом. Эти типы клеток могут включать бронхиолярные и альвеолярные эпителиальные клетки, альвеолярные макрофаги и различные пневмоциты. Одним из возможных объяснений здесь является то, что Omicron не полагается на рецепцию ACE2 и последующее расщепление TMPRSS для заражения. Вместо этого он, по-видимому, предпочитает прямое эндосомальное поглощение и расщепление ферментами катепсина.

Авторы рассудили, что если Омикрон действительно эволюционировал в мыши, то детальная специфика 45 мутаций, которые он там приобрел, должна прямо отражать это. Другими словами, поскольку каждый организм имеет разные механизмы репарации ДНК, изобилие нуклеотидов, предпочтения кодонов, окислительный фон и другие склонности к мутациям, то «молекулярный спектр» их мутаций должен отражать видоспецифические признаки. На практике это трудная задача. Тем не менее, исследователи разумно построили этот спектр, используя относительное содержание каждой из 12 возможных замен пар оснований (т. е. A>C,T или G, C>A,T или G и т. д.) во время эволюции Omicron. , B.1.1.529 от ближайшего предка.

Они обнаружили, что спектр молекулярных мутаций Омикрона значительно отличался от спектров всех других вирусов, которые развились у людей, но очень напоминал спектры, связанные с эволюцией вируса в клетках мыши. В то время как другие недавно предположили, что Омикрон мог возникнуть после краткого набега на промежуточного хозяина, такого как крыса или даже олень , это исследование является первым, в котором настоящее мясо помещается на кости этого вида зоонозного двухэтапного. Авторы предполагают, что наблюдаемые мутации, а также вставки и делеции могут соответствовать эволюции у мышей в течение примерно одного года. Тем не менее, оценка времени мутационного отставания, подобного этому, общеизвестно сложна и часто немного субъективна.

Некоторые из этих мутаций и связанное с ними вирусное снаряжение довольно любопытны. Например, все еще необъяснимая вставка сайта расщепления фурина в SARS-CoV-2 получила дополнительный ключевой аргинин в Omicron, модификация, которая, по-видимому, еще больше усиливает процессинг фурина в течение жизненного цикла вируса. Тем не менее, поток новых исследований теперь предполагает, что создание сайта расщепления фурина из воздуха может быть не таким большим, как считалось ранее. К этому моменту было показано, что у европейской летучей мыши есть коронавирус, который находится всего в одной мутации .из-за наличия многоосновного сайта расщепления фурина в месте шипа S1/S2. Другие особенности Омикрона включают уклонение от лечения вакцинами и антителами, но не от ответов Т-клеток. С другой стороны, образование синцитиев путем безудержного слияния клеток не наблюдается у Omicron, что потенциально может объяснить, почему оно протекает менее тяжело.

Если Омикрон перешел на мышь, то что это была за мышь? А именно, была ли это дикая мышь или лабораторная мышь? Если последнее, целая мышь или только клетки мыши ? Еще в 2007 году исследователи показали, что они могут полностью адаптировать человеческий SARS-CoV-1 для смертельного заражения мышей и вызывать респираторные нарушения после 15 пассажей вируса через последовательных животных. Ральф Барик и другие недавно сделали это всего за 10 пассажей для SARS-CoV-2. Подобные манипуляции, очевидно, в несколько раз ускоряют эволюцию, которая происходила бы в естественной среде. Именно поэтому это делается. В культурах клеток, все можно сделать еще быстрее. Те же спектры контрольных молекулярных мутаций, которые изучались в Omicron, как отмечалось выше, также могут быть легко видны после пассирования в определенных клеточных линиях. Другими словами, свойства вирусов могут быть легко развиты в конкретных условиях культивирования в соответствии с потребностями и склонностями конкретных используемых клеточных линий.

Например, дельта-вариантная инфекция в клетках Calu-3 (эпителиальных клетках аденокарциномы легкого человека), которые имеют высокую экспрессию TMPRSS и благоприятствуют пути заражения поверхности клеток, была в четыре раза выше , чем инфекция Омикроном. С другой стороны, в клетках HEK (клетки почки эмбриона человека), оптимизированных для проникновения в эндосомы, инфицирование омикронами было в 10 раз выше, чем дельта. Когда в смесь добавляют линии трансгенных клеток с потенциальной гибридной экспрессией рецепторов разных видов, становится очень трудно понять, чего ожидать.