Вирус гриппа сумел начать масштабную эпидемию не раньше, чем научился быстро размножаться в клетках человека.
Благодаря современным молекулярно-генетическим методам мы могли с самого начала коронавирусной эпидемии узнавать о вирусе SARS-CoV-2 всё, что только можно – какой у него геном, с какими вирусами он в родстве, какие мутации в нём появляются и как они помогают ему выживать в нашем организме. Во времена же знаменитой «испанки», которая поразила мир в 1918 году, никаких методов чтения генома ещё и в помине не было, да и вообще никто даже не подозревал, что нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) имеют отношение к наследственности – их считали просто клеточным хранилищем фосфора. Вирусную же природу возбудителя испанского гриппа определили только в 1930 году.
И потому сейчас, когда мы хотим узнать какие-нибудь особенности того вируса, приходится извлекать его РНК – а вирусы гриппа хранят свои гены в РНК, а не в ДНК – из останков тех, кто умер в конце 10-х годов XX века. РНК намного более хрупкая молекула, чем ДНК, что добавляет проблем – если ДНК можно извлечь из останков, пролежавших в каких-нибудь геологических пластах сотню тысяч лет, то для РНК нужны специальные условия хранения, иначе она просто разрушится.
До сих пор у исследователей на руках было восемнадцать образцов вируса испанского гриппа. Но по их геномам сложно было понять, как менялся вирус – полные геномы принадлежали вирусам из 1918 года, то есть из эпидемического пика. И вот сейчас сотрудникам Института Роберта Коха вместе с коллегами из Цюрихского университета, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и других научных центров удалось найти ещё один полный вирусный геном. Для этого пришлось проанализировать тринадцать образцов лёгких, законсервированных в формалине – они принадлежали людям, умершим от гриппа и других бронхиальных инфекций в период с 1913 по 1920 гг. Особенно удачным оказалось то, что полный геном вируса гриппа, который удалось прочитать сейчас, принадлежал вирусу до 1918 года, то есть до того, как эпидемия вошла в полную силу.
В статье в Nature Communications говорится, что волны эпидемии и пики смертности случались тогда, когда у вируса появлялись определённые мутации в РНК-зависимой РНК-полимеразе. Так называется фермент, который на шаблоне одной молекулы РНК синтезирует её копию. Эта полимераза нужна вирусу для размножения. Чем активнее она работает, тем больше вирусных частиц образуется в единицу времени, соответственно, тем сложнее организму справляться с инфекцией. Конечно, эпидемии способствовали и другие факторы, и не в последнюю очередь то, что она пришлась на годы Первой мировой войны. Однако если говорить о молекулярно-генетических причинах, то взлёт вируса гриппа в 1918 году связан с тем, что он научился быстрее обычного размножаться в клетках человека. В вирусной полимеразе могут быть разные мутации, повышающие её активность в большей или меньшей степени, и если вдобавок посмотреть уже целенаправленно на полимеразные гены в других образцах вируса, то можно увидеть, что в них мутации-улучшатели совпадают с другими эпидемическими пиками «испанки», пусть и менее выраженными.
Впоследствии испанский грипп стал обычным сезонным гриппом штамма H1N1. Раньше считалось, что для этого его гены должны были сильно смешаться с генами других вирусов гриппа. Геномная РНК у вирусов гриппа состоит из нескольких отдельных фрагментов, и если в клетку одновременно проникнут разные штаммы, то потом из клетки выйдут вирусные частицы с разными комбинациями геномной РНК, и такие частицы будут отличаться по свойствам от родительских. Авторы работы такого развития событий не отрицают, однако по их данным испанский грипп мог превратиться в сезонный H1N1 сам, без гибридизации с другими штаммами. Во второй половине XX века он перестал быть главным сезонным гриппом, уступив это место другим вариациям вируса.
Хотя новые данные рассказывают о давно минувшей эпидемии, тем не менее, они могут быть полезны и сейчас. Во-первых, грипп никуда не ушёл, и если мы будем знать, как он менялся в прошлом, это может помочь предсказать, как он будет меняться в будущем. (В конце концов, эпидемия гриппа в СССР в 1977 году и свиной грипп 2009 года были вызваны тем же H1N1.) А во-вторых, кроме гриппа есть и другие вирусы с большим эпидемическим потенциалом, и те эволюционные закономерности, которым подчиняется грипп, вполне могут работать и с его коллегами.
Автор: Кирилл Стасевич