Рекомбинация вируса гриппа А у млекопитающих приводит к появлению генетически различных внутриклеточных организмов.

Nature Communications, том 13, номер статьи: 6846 (2022) Ссылаться на эту статью

3166 Доступов

7 цитат

41 Альтметрика

Подробности о метриках

Генетический обмен вирусом гриппа А (IAV) посредством рекомбинации потенциально может ускорить эволюцию вируса и сыграл решающую роль в создании множества пандемических штаммов. Чтобы произошла рекомбинация, разные вирусы должны одновременно инфицировать одну и ту же клетку. Таким образом, пространственно-временная динамика распространения вируса внутри инфицированного хозяина определяет возможность рекомбинации. Здесь мы использовали вирусы дикого типа и синонимично штрих-кодированные варианты пандемического штамма H1N1 для изучения динамики вируса внутри хозяина, которая регулирует реассортацию у морских свинок, хорьков и свиней. Первые два вида представляют собой хорошо зарекомендовавшие себя модели человеческого гриппа, тогда как свиньи являются естественным хозяином и частым каналом межвидовой передачи и реассортации. Наши результаты показывают, что рекомбинация широко распространена у всех трех хозяев, но реже встречается у свиней, чем у хорьков и морских свинок. У хорьков также очевидны тканеспецифические различия в возможности реассортации: в носовых путях обнаружено больше реассортантов, чем в нижних дыхательных путях. Хотя временные тенденции вирусного разнообразия ограничены, пространственные закономерности ясны: гетерогенность вирусных генотипов, обнаруженная в различных анатомических участках, указывает на обширную компартментализацию реассортации и репликации. Наши данные показывают, что динамика репликации вируса у млекопитающих допускает диверсификацию посредством реассортации, но пространственная компартментализация вариантов, вероятно, формирует их эволюцию и дальнейшую передачу.

Вирусы гриппа А (IAV) имеют широкий круг хозяев, при этом наибольшее разнообразие приходится на виды диких птиц, а установленные линии циркулируют у домашней птицы, свиней, человека и других млекопитающих-хозяев1,2. Диапазон хозяев для данной линии ограничен видовыми барьерами для инфекции, но случайные случаи распространения инфекции могут привести к устойчивой передаче, создавая новые линии3,4. Создание новых IAV у людей является источником пандемий гриппа и имеет серьезные последствия для общественного здравоохранения и экономики5,6. Реассортация генных сегментов между IAV, адаптированными к различным видам хозяев, может привести к появлению химерных вирусов с повышенным потенциалом к ​​межвидовому переносу7. Яркими примерами являются реассортантные штаммы, которые стали причиной пандемий гриппа в 1957, 1968 и 2009 годах8,9.

Среди видов млекопитающих, не относящихся к человеку, особый интерес представляют свиньи. Передача IAV между свиньями и людьми является относительно распространенным явлением не только из-за обширного взаимодействия в сельскохозяйственных условиях, но также из-за сходства между свиньями и людьми в факторах хозяина, которые поддерживают репликацию вируса10,11. Свиньи-хозяева также в некоторой степени восприимчивы к заражению птичьим IAV, что создает возможность для совместной инфекции и реассортации вирусов, которые обычно разделены видовыми барьерами-хозяевами12. По этой причине свиней часто называют смесительными сосудами для рекомбинации IAV13,14. Роль свиней в пандемии гриппа 2009 г.9 и многочисленная реассортимент, характеризующая IAV у свиней15,16,17,18,19, дают достаточные основания для такого определения. Хотя центральное положение свиней в экологии и эволюции IAV хорошо изучено10,13,16, динамика вируса внутри хозяина, которая управляет рекомбинацией в этом хозяине, менее хорошо изучена.

Ранее мы сообщали, что рекомбинация IAV часто происходит in vivo20,21,22,23,24. Эта предыдущая работа была сосредоточена на легко подбираемых популяциях IAV, реплицирующихся в верхних дыхательных путях млекопитающих. Однако недавняя работа показала, что отдельные субпопуляции внутри хозяина могут формироваться в разных регионах дыхательных путей25. Эта пространственная структура, в свою очередь, может влиять на динамику эволюции вируса внутри и между хозяевами26,27. Здесь мы оценили, как генотипическое разнообразие, возникающее в результате реассортации, формируется и влияет на структуру вирусной популяции внутри хозяина.