Геном єгипетських фруктових кажанів дає підказки щодо захисту

Нове дослідження пропонує підказки про здатність кажанів зберігати та передавати смертельні патогени, не хворіючи самі

Дослідники Бостонського університету, Томас Кеплер, професор мікробіології; Стефанія Павлович, доктор медичних наук/докторант; та Ельке Мюльбергер, директор відділу виробництва біомолекул Національної лабораторії нових інфекційних хвороб (NEIDL); у співпраці з Медичним науково-дослідним інститутом армії США (USAMRIID) та Центром контролю та профілактики захворювань (CDC) Вірусних спеціальних патогенних агентів, сьогодні оприлюднили нові дослідження про здатність кажанів зберігати та передавати смертельні патогени, такі як вірус Марбурга, не хворіючи самі.

Дослідження, яке фінансується Агентством із зменшення загрози оборони, вивчало геном єгипетської плодової кажана Rousettus aegyptiacus та виявляло більші, ніж очікувалося, сімейства генів, пов’язаних з імунною системою ссавців. Зокрема, дослідники виявили великі сімейства генів інтерферону та природних вбивць, які різко відрізнялися від аналогів інших ссавців. Результати, опубліковані в Інтернеті та опубліковані у друкованому виданні Cell у травні 2018 року, можуть врешті-решт призвести до глибшого розуміння передачі вірусів та кращого лікування людей, які заразилися.

"Те, що ми дізнаємось від кажанів, може допомогти нам у розробці фармакологічних засобів", - говорить Томас Кеплер. "І що більш важливо, це може допомогти нам зрозуміти зоонозну передачу - як тварини приймають вірус, не маючи симптомів, і передають його людям. Точно, що відбувається в цій передачі? Що отримує тварина, розміщуючи вірус дуже тривалий час для спільної взаємодії з вірусом, так що коли він передається, він дуже вірулентний у розподіленому хості? "

Зараз відомо, що кажани переносять кілька смертоносних патогенів, включаючи Марбург та ГРВІ-подібний коронавірус, і передають хворобу шляхом укусу або впливу слини, калу або сечі.

Джонатан Таунер, вчений з відділення спеціальних патогенних агентів CDC, вирішив розслідувати колонію єгипетських плодових кажанів, причетних до загибелі Марбурга в Уганді. Тауннер вирушив до Уганди, захопив неінфікованих кажанів і повернув їх назад у CDC. Там вчені витягли ДНК з однієї кажана та надіслали її колегам з USAMRIID для початкового секвенування. Вчені USAMRIID надіслали свої дані Стефанії Павлович, студентці лабораторії Томаса Кеплера в Бостонському університеті.

Два роки знадобилося Павловичу, працюючи зі своїм колегою Шоном Ловеттом в USAMRIID, щоб зібрати геном. Потім вони порівняли свій геном єгипетських плодових кажанів з геномами інших ссавців, включаючи купку інших кажанів, людей та морських свинок. Спочатку вони дивилися широко, а потім зосередились на областях, які, як відомо, пов'язані з імунною системою ссавців.

"Ми шукали сімейства генів, які зросли або набагато більшими, або значно меншими, ніж очікувалося, враховуючи еволюційну історію цієї кажана", - говорить Павлович, головний автор статті "Cell". Вони також шукали гени, що свідчать про "позитивний відбір", еволюційний процес, що приводить до нових, корисних генетичних варіантів у всій популяції. "Це дозволило нам знайти низку генів, які розвивалися з більшою швидкістю у цієї кажана, а потім також ряд сімей генів, які були набагато більшими, ніж ми очікували".

Дві сімейства генів у верхній частині списку "більших, ніж очікувалося", були генами інтерферону 1 типу, які часто називають "першою лінією захисту" від вірусів і були причетними до перебігу хвороб на філовіруси, такі як Марбург та Ебола, і рецептори природних кілерів - або "NK" - клітин. Природні клітини-вбивці є важливою частиною імунної системи людини, здатною швидко розпізнавати та реагувати на заражені вірусом клітини.

Знайти їх у єгипетській фруктовій кажані було несподіванкою, каже Павлович. "Люди раніше розглядали низку геномів кажанів і не могли знайти жодних традиційних рецепторів NK-клітин", - каже вона. "І ось, коли ми побачили ці гени, виявляється, що насправді, так, у кажанів є рецептори NK-клітин, і це специфічна незвична група". Це спонукало Павловича поглянути на попередньо секвенувані геноми кажанів, і, використовуючи різні інструменти, вона також змогла знайти там природні рецептори клітин-кілерів.

Кеплер зазначає, що ці початкові результати вказують на можливість того, що він називає "м'яким захистом" імунної системи кажанів. "Активація та гальмування набагато змішані в кажані, ніж у більшості інших організмів", - говорить він стосовно рецепторів NK-клітин. "Кажан може ненадовго заспокоювати вірус, намагаючись запобігти зростанню вірусу, не роблячи повної атаки. Тут відбувається щось справді цікаве".

Павлович і Кеплер зазначають, що результати, хоча і інтригуючі, є лише першим кроком до кращого розуміння особливого імунітету кажанів до смертоносних вірусів. «Наступним кроком є з’ясування:« Чи справді ці зайві гени щось роблять? »- запитує Павлович, який зараз проводить подальшу роботу на клітинних лініях в лабораторії Ельке Мюльбергер. "Я хотів би знати, чи є перевага мати їх стільки, чи вони просто опинилися там".