Одно небольшое изменение в белке в 2013 году могло привести к всплеску микроцефалии
Новое исследование предполагает, что единственная генетическая мутация сделала вирус Зика гораздо более опасным, усилив его способность убивать нервные клетки в развивающемся мозге.
Небольшое изменение, которое изменяет только одну аминокислоту в белке, помогающем вирусу Зика покинуть клетки, может вызвать микроцефалию, сообщают исследователи 28 сентября в журнале Science. По подсчетам исследователей, мутация возникла примерно в мае 2013 года, незадолго до вспышки вируса Зика во Французской Полинезии.
Вирус Зика был обнаружен несколько десятилетий назад, но не был связан с микроцефалией - врожденным дефектом, характеризующимся маленьким размером головы и мозга - до вспышки в Бразилии в 2015-2016 годах. Женщины, заразившиеся вирусом во время беременности, стали рожать детей с этим заболеванием чаще, чем обычно (SN: 02.04.16, стр. 26).
Исследователи не были уверены, почему микроцефалия внезапно стала осложнением инфекции Зика, говорит Пей-Йонг Ши, вирусолог из медицинского отделения Техасского университета в Галвестоне. Возможно, вирус и раньше вызывал микроцефалию, предположили ученые, но с такой низкой частотой, что этого никто не замечал. Или люди в Южной Америке могут быть более уязвимы для вируса. Возможно, их иммунная система не знает, как с ней бороться, у них есть генетическая предрасположенность или предшествующие инфекции лихорадкой денге ухудшили Зика (SN: 29.04.17, стр.14). Но Ши и его коллеги в Китае считали, что проблема может быть связана с изменениями в самом вирусе.
Преступник пойман?
Различные версии вируса Зика, введенные непосредственно в мозг плода мыши, вызывали разную степень повреждения. Штамм, выделенный в Камбодже в 2010 году, вызвал гибель некоторых клеток головного мозга, в результате чего мозг стал немного меньше (в центре), чем обычно (слева). Мутация вируса привела к большему повреждению клеток головного мозга и уменьшению размеров мозга (справа).
Исследователи сравнили штамм Зика, выделенный от пациента в Камбодже в 2010 году, с тремя штаммами Зика, полученными от пациентов, заразившихся вирусом в Венесуэле, Самоа и Мартинике во время эпидемии 2015-2016 годов. Команда обнаружила семь различий между камбоджийским вирусом и тремя эпидемическими штаммами.
Исследователи создали семь версий камбоджийского вируса, каждая из которых содержала одну из мутаций эпидемического штамма, и ввели эти вирусы в мозг плода мыши. Исследователи обнаружили, что вирусы с одной из этих мутаций, получившей название S139N, убивали клетки головного мозга эмбрионов мышей и разрушали клетки человеческого мозга, выращенные в лабораторных чашках, более агрессивно, чем камбоджийский штамм 2010 года.
«Это довольно убедительное доказательство того, что это, по крайней мере, играет некоторую роль в том, что мы наблюдаем сейчас», - говорит Энтони Фаучи, директор Национального института аллергии и инфекционных заболеваний.
Мутация изменяет аминокислоту в белке вируса Зика под названием prM. Этот белок помогает вирусу созревать в инфицированных клетках и выходить из клеток, чтобы заражать другие. Ши и его коллеги пока не знают, почему модификация белка заставляет вирус быстрее убивать клетки мозга.
Изменение этого белка, вероятно, не является единственной причиной, по которой эпидемические штаммы вызывают микроцефалию, говорит Ши. Камбоджийский штамм также привел к гибели нескольких клеток мозга, но, возможно, недостаточно, чтобы вызвать микроцефалию. «Мы считаем, что в вирусе есть и другие изменения, которые в совокупности повышают его вирулентность», - говорит он. В мае в журнале Nature Ши и его коллеги описали другую мутацию, позволяющую вирусу более эффективно заражать комаров.
Мозговые клетки разных людей различаются по своей восприимчивости к инфекции Зика, говорит исследователь инфекционных заболеваний Скотт Уивер, также работающий в медицинском отделении Техасского университета, но не участвовавший в исследовании. Он говорит, что необходимы дополнительные исследования клеток человека и нечеловеческих приматов, чтобы подтвердить, действительно ли эта мутация является причиной микроцефалии.