Odtworzono genom grypy hiszpanki ze Szwajcarii dzięki nowej metodzie sekwencjonowania
Naukowcy z uniwersytetów w Bazylei i Zurychu wykorzystali historyczny preparat z kolekcji medycznej Uniwersytetu w Zurychu (UZH), aby rozszyfrować genom wirusa odpowiedzialnego za pandemię grypy z lat 1918–1920 w Szwajcarii. Materiał genetyczny wirusa ujawnia, że już na samym początku pandemii, która stała się najtragiczniejszą w historii, wirus ten wykształcił kluczowe adaptacje umożliwiające mu zakażanie ludzi.
Nowe epidemie wirusowe stanowią poważne wyzwanie dla zdrowia publicznego i społeczeństwa. Zrozumienie mechanizmów ewolucji wirusów i wyciąganie wniosków z przeszłych pandemii są kluczowe dla opracowywania skutecznych strategii przeciwdziałania. Grypa hiszpanka z lat 1918–1920 była jedną z najbardziej wyniszczających pandemii w dziejach, pochłaniając od 20 do nawet 100 milionów ofiar na całym świecie. Dotąd jednak niewiele wiadomo było o tym, jak wirus mutował i adaptował się w trakcie pandemii.
Sekwencjonowanie ponad 100-letniego wirusa grypy
Międzynarodowy zespół badawczy pod kierunkiem paleogenetyczki prof. Vereny Schünemann z Uniwersytetu w Bazylei (wcześniej Uniwersytet w Zurychu) zrekonstruował pierwszy szwajcarski genom wirusa grypy odpowiedzialnego za pandemię lat 1918–1920. Do badań wykorzystano ponad 100-letniego wirusa, pochodzącego z utrwalonego w formalinie mokrego preparatu z Medycznej Kolekcji Instytutu Medycyny Ewolucyjnej UZH. Materiał pochodził od 18-letniego pacjenta z Zurychu, który zmarł podczas pierwszej fali pandemii w Szwajcarii i został poddany autopsji w lipcu 1918 roku.
Trzy kluczowe adaptacje w genomie szwajcarskiego wirusa
– To pierwszy przypadek, kiedy dysponujemy genomem wirusa grypy z pandemii 1918–1920 pochodzącym ze Szwajcarii. Otwiera to nowe możliwości zrozumienia dynamiki adaptacji wirusa w Europie u progu pandemii – mówi prof. Verena Schünemann, ostatnia autorka publikacji. Porównując szwajcarski genom z nielicznymi wcześniej opublikowanymi genomami wirusa grypy z Niemiec i Ameryki Północnej, badacze wykazali, że szwajcarski szczep już wtedy posiadał trzy kluczowe adaptacje do organizmu człowieka, które utrzymały się w populacji wirusa aż do końca pandemii.
Dwie z tych mutacji zwiększały oporność wirusa na antywirusowe składniki ludzkiego układu odpornościowego – stanowiące istotną barierę w transmisji wirusów ptasiej grypy na ludzi. Trzecia mutacja dotyczyła białka błonowego wirusa i poprawiała jego zdolność wiązania się z receptorami w ludzkich komórkach, co czyniło wirusa bardziej odpornym i zakaźnym.
Nowa metoda sekwencjonowania genomu
W odróżnieniu od adenowirusów, które wywołują przeziębienia i mają stabilny materiał DNA, wirusy grypy przechowują informacje genetyczne w postaci RNA, które degraduje się znacznie szybciej. – Starożytne RNA zachowuje się przez długie okresy wyłącznie w bardzo specyficznych warunkach. Dlatego opracowaliśmy nową metodę poprawiającą zdolność odzyskiwania fragmentów RNA z takich preparatów – wyjaśnia dr Christian Urban, pierwszy autor publikacji z UZH. Ta nowa metoda może być teraz wykorzystana do rekonstrukcji kolejnych genomów dawnych wirusów RNA i umożliwia potwierdzenie autentyczności odzyskanego materiału genetycznego.
Bezcenne archiwa
Do badań zespół ściśle współpracował z Medyczną Kolekcją UZH oraz Muzeum Historii Medycyny Szpitala Uniwersyteckiego Charité w Berlinie. – Zbiory medyczne stanowią bezcenne archiwum umożliwiające rekonstrukcję genomów dawnych wirusów RNA. Niestety, potencjał tych zbiorów wciąż pozostaje niewykorzystany – podkreśla prof. Frank Rühli, współautor badania i dyrektor Instytutu Medycyny Ewolucyjnej UZH.
Zdaniem badaczy, wyniki ich pracy będą miały szczególne znaczenie w kontekście przyszłych pandemii. – Lepsze zrozumienie dynamiki adaptacji wirusów do ludzi w długim horyzoncie czasowym pozwala na opracowywanie modeli przewidujących przebieg przyszłych pandemii – mówi prof. Schünemann. – Dzięki naszemu interdyscyplinarnemu podejściu, łączącemu dane historyczno-epidemiologiczne i genetyczne, tworzymy naukowe podstawy do takich obliczeń – dodaje dr Kaspar Staub z UZH. Wymaga to jednak kolejnych rekonstrukcji genomów wirusowych oraz pogłębionych analiz obejmujących dłuższe okresy czasowe.
Źródło: BMC Biology
