• Tuesday July 16,2019

Mutantni grip papir konačno je objavljen, otkriva pandemijski potencijal divljih virusa

Anonim

Napokon je napokon. Nakon mjeseci volje - oni nisu osvojili i trebali bi - trebali bi - ne bi trebali raditi, Nature je konačno objavio rad o mutantnoj vrsti ptičje gripe koja se može širiti između sisavaca.

Soj je producirao Yoshihiro Kawaoka sa Sveučilišta Wisconsin-Madison, koji je pokušavao shvatiti mogu li virusi divlje ptičje gripe potencijalno započeti pandemiju. Ti virusi mogu povremeno zaraziti ljude, ali do sada ih je bilo ograničeno njihovom nesposobnošću da učinkovito skokne s ljudskog na čovjeka. Kawaokaov rad jasno pokazuje da oni mogu razviti tu sposobnost.

Studija Kawaoka, zajedno s sličnom iz Ron Fouchiera, predmet je intenzivne rasprave posljednjih nekoliko mjeseci (pogledajte ovdje). Koje su prednosti istraživanja i nadmašuju rizike? Sad kad je dokument konačno izašao, možemo početi odgovoriti na ta pitanja.

Napisao sam o novinama Nature News, s naglaskom na znanost, a ne na politiku. Vodite tamo za čvršću verziju ove priče. U ovom postu, ja ću istaknuti četiri važne teme iz papira.

Jedan: H5N1 se može razviti da se širi između sisavaca sa zabrinjavajućom lakoćom

Ovaj rad nikada nije bio stvaranje sojeva virusa ubojica. Uvijek je bilo otkrivanje onoga što bi divlji virusi mogli učiniti. Da biste razumjeli kako, morate znati točno što je Kawaoka učinio.

Da bi započeo infekciju, virusi gripe stavljaju se na proteinske receptore na površini njihovih stanica domaćina, poznatih kao sialilni glikani. Virusi ptičje gripe preferiraju držati verziju tih receptora nazvanih Siaα-2, 3, koji se nalaze u pticama. Ljudski gripe preferiraju da se drže Siaα-2, 6 tipa koji dominiraju našim gornjim dišnim putevima. Ova razlika objašnjava zašto većina virusa ptičje gripe ima jako teško zaraziti ljude.

Kako bi se utvrdilo može li se ptičja gripa razvijati kako bi prepoznala receptore ljudskog tipa, Kawaoka je mutirali hemaglutininski protein (HA), koji dopušta virusu da se drži njenih domaćina. HA ukazuje na površinu virusa poput iglica u jastuku. Kawaoka nasumično uvela mutacije u glavu klin. Od milijuna mutanata koje je stvorio, samo je jedan zaglavio receptore ljudskog tipa nad pticama. Samo su dvije mutacije dale tu sposobnost - N224K i Q226L.

Dalje, Kawaoka je spojio ovu mutiranu HA s još sedam drugih gena iz virusa H1N1 koji je 2009. godine izazvao pandemiju - vjerojatno ga poznajete kao "svinjsku gripu". U divljini, virusi često na takav način mijenjaju svoje gene (ili 'reassort'), tako da je hirovni virus Kawaoke koji se može pojaviti prirodno.

Virus bi mogao uspješno zaraziti ferrets - životinju koja najbolje simulira infekciju gripe kod ljudi. Jedan od kostiju naročito je nestao iz nosa. Kad je Kawaoka slijedio ove viruse, otkrio je da su prirodno razvili treću mutaciju - N158D.

Zatim je primijenio taj tro-mutacijski virus na šest ferrets, i smjestio ih pokraj šest zdravih životinja. Nakon tjedan dana, virus se proširio na četiri neinficirane kosti, a na putu je pokupila četvrtu mutaciju - T318I - što ga je učinilo još prenosivijim. Kad je Kawaoka testirao ovaj četveromastički soja na još šest feretova, prenijeli su ih svim šestorici njihovih zdravih partnera.

Mutantni soj se može širiti između tračnica, ali to je manje učinkovito od pandemijskog soja koji je nekoliko godina raskinuo svijet. To uzrokuje manje ozbiljne bolesti od onog soja ili divlje H5N1, i nije ubio niti jednu travu. I to je ranjivo na oba Tamiflu, i prototip H5N1 cjepivo.

To su dobre vijesti. No, to je zabrinjavajuće razmišljati o onome što se zapravo dogodilo u eksperimentima. Aktivni nastojanja Kawaoke da mutuju HA protein doveli su samo do prve dvije mutacije. U ovom trenutku, virus bi mogao prepoznati stanice sisavaca, ali se nije mogao širiti kroz zrak. Razvila je tu sposobnost samostalno, u samo dva kruga infekcije u travi. Kawaoka je započeo proces, ali su ga dovršili. Sofisticirane genetske tehnike ne bi mogle proizvesti virus koji se širi između sisavaca. Evolucija je to učinila za nekoliko generacija. Idite na lik.

Jeremy Farrar, koji proučava viruse gripe u Vijetnamu, kaže: "Nakon cinizma koji je nastao u nekim dijelovima nakon pandemije 2009., taj nam rad podsjeća koliko smo ranjivi potencijalno relativno male promjene."

Dva: Čini se da postoje dvije osobine koje čine za prijenosnu virusnu specifičnost i stabilnost.

Tri mutacije - N224K, Q226L i N158D - sjedaju u glavnom području HA i omogućuju prepoznavanje ljudskih tipova receptora. Uvijek smo znali da virusi trebaju tu sposobnost zaraziti ljude, tako da to nije osobito novo.

To je četvrta mutacija koja je zanimljiva. T318D sjedi u stabljici proteina i služi za stabilizaciju, nadoknađujući probleme koji uzrokuju ostala tri.

Jedan virusi gripe veže se na površinu stanice domaćina, on je progutan. Jednom kada se unutra, kiseli uvjeti unutar stanice aktiviraju promjenu oblika HA proteina. Ova transformacija omogućuje virusu da se spoji sa stanicom i pusti svoj genetski materijal. Ovo je kritičan korak - bez nje, virus ne može napraviti kopije same.

Tri mutacije koje dopuštaju virusu da prepoznaju receptore ljudskog tipa zeznu vrijeme takvog događaja. Zbog njih, protein HA prolazi njegovu transformaciju u manje kiselom okruženju, što znači da često to čini prije nego što stane u stanicu. To je loša vijest za virus, jer je promjena nepovratna. Ako se to dogodi izvan stanice, virus je u osnovi neugodan. Kawaoka smatra da T318D stabilizira HA protein tako da, kao i prije, samo mijenja oblik unutar stanice. Sada može prepoznati stanicu sisavaca i pravilno reproducirati unutar nje.

Točka o stabilnosti je nova. Wendy Barclay iz Imperial Collegea kaže: "S naknadnim razmišljanjem ima savršen smisao." Međutim, to nije imovina koju su se znanstvenici već usredotočili.

Tri: To nisu mutacije važne, već ono što rade. Ili, nemojte propustiti drvo za drveće.

Kritičari bi mogli tvrditi da znanje o tim četiri mutacije govori nam vrlo malo, iz tri razloga. Prvo, ferrets nisu ljudi, a iste mutacije možda neće dopustiti da se H5N1 širi između nas. Drugo, Kawaokin virus bio je hibrid, tako da ne znamo hoće li se čisti H5N1 virus s tim četiri mutacije ponašati na isti način. Treće, moglo bi postojati i stotine drugih mutacija koje proizvode iste učinke. To se posebno odnosi na stabilizacijske mutacije. HAova stabilnost određena je čitavom strukturom, pa mutacije u bilo kojem dijelu proteina mogu potencijalno obaviti isti posao kao i T318I.

To su važeće točke, ali oni su također crvena krila. Vrijednost ove studije nije u identifikaciji četiri specifične mutacije, već u identificiranju onoga što rade. Kawaoka smatra da bi na terenu znanstvenici mogli slijediti divlje viruse kako bi pogledali ove specifične mutacije. To je genotip. Ali bilo bi vrijednije tražiti osobine koje daju - specifičnu i stabilnost. To je fenotip.

Za provjeru specifičnosti, znanstvenici su mogli testirati viruse kako bi vidjeli prepoznaju li receptore ljudskog tipa. Da bi provjerili stabilnost, mogli bi jednostavno zagrijati viruse na 50 stupnjeva Celzijusa. Normalna H5N1 i inačica sa samo dvije mutacije HA gube svoju infektivnu silu na ovoj temperaturi, ali inačica četiri mutacije nastavlja se. To su jednostavni testovi, a oni mogu biti važni za procjenu pandemijskih potencijala prirodnih virusa.

Ista načela mogu se primijeniti i na druge vrste gripe osim H5N1. Na primjer, Daniel Perez je utvrdio da se hibridni virus H3N2-H9N2 također može razviti da se širi između sisavaca s dvije mutacije - jedan uključen u specifičnost i jedan uključuje u stabilnost.

Četvrto: Wild virusi su gotovo tamo.

Ovo je bitan bit. Neki divlji virusi već imaju mnoge potrebne komponente za širenje od sisavaca do sisavaca. Postoje sojevi u Egiptu koji se mogu povezati s ljudskim tipovima receptora. N158D mutacija se nalazi u divljini. I postoje divlji virusi s mutacijama u drugim važnim genima, kao što je PB2, koji im omogućuju učinkovito reprodukciju kod ljudi.

Možda su neki od tih virusa stabilizacijske mutacije daleko od.

dobro, ide virusno. U filmu Contagion, lik Laurence Fishburne kaže: "Netko ne treba oružje ptičje gripe. Ptice to rade. "Crta je bila na mjestu.

Neki bi mogli tvrditi da je Kawaokin virus hibrid, a čisti H5N1 virus se može ponašati drugačije. Ovo nije prigovor koji pruža mnogo udobnosti. H5N1 i pandemija H1N1 nalaze se u mnogim istim dijelovima svijeta. Oboje su obnovljeni u svinjama. I njihovi geni su vrlo kompatibilni. Nisu svi virusi gripe mogu učinkovito zamijeniti gene, a H5N1 proizvodi slabe, neprijateljske viruse kada se spaja s nekim sezonskim sojevima gripe. Ipak, vrlo dobro hibridizira s pandemijom H1N1. To znači da je Kawaokin hibridni virus vrlo stvarna mogućnost, a ne nekakva fiktivna, dalekovidna kreacija.

Nekoliko mjeseci ljudi su zabrinuti zbog pokusa koji su umjetno stvorili više prenosivih sojeva gripe. Da, ovo istraživanje ima stvarne rizike, ali je bitno da se slični eksperimenti već odvijaju oko nas - u tkivima divljih ptica, svinja i drugih životinja. Oni su oni koji se brinu o njima i ne trebaju regulatorno odobrenje. Laboratorijski eksperimenti mogli bi nam pomoći da shvatimo kako će prirodni ljudi igrati.

Referenca: Imai, Watanabe, Hatta, Das, Ozawa, Shinya, Zhong, Hanson, Katsura, Watanabe, Li, Kawakami, Yamada, Kisos, Suzuki, Maher, Neumann i Kawaoka. 2012. Eksperimentalna prilagodba gripe H5 HA daje prijenos respiratorne kapljice u reassortantni virus H5 HA / H1N1 u trabekima. Priroda //dx.doi.org/10.1038/nature10831

Slika Doug Jordana, iz CDC-a, u kombinaciji s likom iz Imai i sur.

Više o gripu:

  • Zašto je američki savjetodavni odbor preokrenuo svoje stajalište o objavljivanju mutantnih studija o gripi?
  • Mutantna gripa - rizici i prednosti
  • Izgradnja lijekova protiv gripe na računalu
  • Kristalna kugla za predviđanje budućnosti gripe
  • Kako je gripa otporna na lijek nas iznenadila
  • Virus gripe uzima ljeto da ide na putovanje
  • Gripu i Parkinsonovu - kako ptičja gripa H5N1 uzrokuje neuralnu degeneraciju kod miševa
  • Od španjolskog do svinja - kako je H1N1 započela 91-godišnje pandemijsko doba
  • Porijeklo pandemije svinjske gripe
  • Preživjeli gripe još uvijek su imuni nakon 90 godina
  • Okrugli klin, kvadratna rupa - zašto su naši lijekovi protiv ptičje gripe čupavi
  • Novi virusi gripe pojavljuju se u tropskoj Aziji prije odlaska na jednosmjernu svjetsku turneju



Zanimljivi Članci

Sa poboljšanjima, svetište sjemena  'Doomsday ' sigurno je, vjerojatno

Sa poboljšanjima, svetište sjemena 'Doomsday ' sigurno je, vjerojatno

Samo devet godina nakon službenog otvaranja, Svalbard Global Seed Vault u Norveškoj podvrgava se obnovi radi zaštite od klimatskih promjena. Rad je potaknut slučajnim poplavama koje su se dogodile prošlog tjedna, jer je topljenje permafrost upalo u pristupni koridor svodova. Dok sjeme nije bilo u opasnosti, poplave su ipak zabrinjavajući znak u objektu koji bi trebao podnijeti najgore što ovaj planet može baciti na njega. Popis

NOAA bodovi još jedan bizarni, Deep-Sea stanovnik

NOAA bodovi još jedan bizarni, Deep-Sea stanovnik

Često se kaže da manje znamo o dnu oceana nego što to radimo u Sunčevom sustavu. Još nismo našli izvanzemaljce, ali još uvijek postoji mnogo fascinantnih stvorenja koja će se otkriti upravo ovdje kod kuće. Preuzmite najnoviji nalaz 10-tjedne misije Nacionalne uprave oceanske i atmosferske uprave kako biste istražili dubine Marijanove jame. Ova dubo

 "Whale Wars " TV show dovodi do stvarnog života među aktivistima

"Whale Wars " TV show dovodi do stvarnog života među aktivistima

Nije tako iznenađujuće da nasilno uništavanje plovila od 1, 5 milijuna dolara dovodi do argumenta. Ali, očekuješ da će se argument između vlasnika broda i broda koji je to srušio. Umjesto toga, članovi aktivističke skupine Sea Shepherd Conservation Society, skupina u središtu Animal Planet TV show Whale Wars, raspravljaju među sobom i čineći svoje, rekao je / on je rekao argument javnog poslovanja. Skupina i vi

Ugodno iznenađenje za kanadske Kanalizacijske radnike: Dino Bones

Ugodno iznenađenje za kanadske Kanalizacijske radnike: Dino Bones

Mutantne kornjače, možda smo pogađali, ali kanadske posade za odvodnju otkrile su nešto drugo u kanalizacijama Edmontona: kosti dinosaura. Stručnjaci iz muzeja Royal Tyrrell sada rade na potvrđivanju donatora kostiju, ali sumnjaju da su nepokrivenih kostiju kostiju i kostiju nekoć pripadali T. roxu

Kako su moderni ljudi naselili svijet?

Kako su moderni ljudi naselili svijet?

Umjesto puno teksta, gore je stilizirana reprezentacija putova koje su neo-afričani preuzimali ~ prije 50 tisuća godina od njihove polazišta do nepoznatih dijelova. Dvije boje predstavljaju dva modela. Crvene linije pokazuju dva glavna struja koja izlaze iz Afrike, sjeverni put koji je gurnuo u središte srednje Azije i južni oceanski, što je sve do Australije. Drug

Buzz Aldrin izgovara: zaboravite na Mjesec, neka je glava na Mars

Buzz Aldrin izgovara: zaboravite na Mjesec, neka je glava na Mars

Kao drugi čovjek koji je ikad hodao na Mjesecu (izašao je iz lunarnog modula oko 15 minuta nakon Neil Armstronga), Buzz Aldrin zna malo o istraživanju svemira, o hrabarim ambicijama i velikim rizicima. Sada, Aldrin govori o NASA-i i glasno izjavljuje da je svemirska agencija izgubila svoju smjelost. S