Тестирование оленей на SARS-CoV-2 немного отличается от тестирования людей.
Например, ватные тампоны проходят чуть дальше в носовые ходы животных. "Наш ватный тампон закончится еще до того, как мы что-нибудь заденем", - говорит Эндрю Боуман, ветеринарный эпидемиолог из Университета штата Огайо в Колумбусе. И олени, о которых идет речь, часто бывают мертвыми, в кузове охотничьего грузовика, на мясокомбинате или в мясной лавке, ожидая превращения в гамбургеры, сосиски, стейки, отбивные и многое другое.
Исследователи работали с охотниками на протяжении десятилетий в рамках регулярного наблюдения за дикой природой, чтобы управлять популяциями оленей и отслеживать распространение инфекционных заболеваний, таких как хроническая болезнь истощения (хроническая болезнь истощения (CWD), иногда обычно называемая болезнью оленей-зомби представляет собой трансмиссивную губчатую энцефалопатию (TSE), поражающую оленей - прим.перев.) и туберкулез крупного рогатого скота. Но в наши дни ученые также ищут вирус, который вызывает COVID-19 у людей.
В промежутках между определением возраста оленя путем проверки зубов и измерения рогов исследователи в масках и перчатках вычищают грязь и траву из ноздрей животного, прежде чем ввести тампон для анализа на вирусную РНК. Затем они берут кровь, чтобы проверить наличие антител против вируса. Их работа выявила широкое распространение инфекции среди белохвостых оленей (Odocoileus virginianus) в Северной Америке: сотни зараженных животных в 24 штатах США и нескольких провинциях Канады. Ученые хотят понять, как вирус попадает в организм оленей, что происходит, когда он распространяется среди них, и какой риск эти инфекции могут представлять для других диких животных и для человека. В США живет около 30 миллионов оленей - по одному на каждые 10 человек - и несколько миллионов в Канаде.
По словам Самиры Мубареки, вирусолога из Исследовательского института Саннибрук в Торонто (Канада), несколько команд собрали средства для обследования оленей. "Мы мобилизовали целую армию студентов", - говорит Боуман. Варианты, которые исследователи обнаружили циркулирующими у оленей, обычно повторяют те, которые распространяются у людей, живущих поблизости, но некоторые исследования показывают, что SARS-CoV-2 в дикой природе уже может использовать новые пути эволюции за счет мутаций, изменяющих вирус.
Пока неясно, может ли вирус распространяться по длинным цепочкам инфекции среди оленей, и может ли передача вируса от оленя к человеку вызвать вспышки. Но исследователи все больше обеспокоены, что животные могут стать резервуаром вируса, служить источником новых вспышек и потенциально порождать новые варианты. Некоторые исследователи считают, что высокотрансмиссивный вариант Омикрон, прежде чем появиться у людей, провел какое-то время в животном резервуаре.
Пока что инфицированные олени не проявляют особого недомогания, но они могут распространить инфекцию на домашний скот или других диких животных, которые могут быть более уязвимы. И это вызывает серьезное беспокойство. "Как только вирус попадает в дикую природу, - говорит Мариетджи Вентер, медицинский вирусолог из Университета Претории в Южной Африке, - в настоящее время практически не существует способа борьбы с ним".
Многочисленные вспышки
Исследователи были обеспокоены заражением диких животных с самого начала пандемии COVID-19, но отследить перемещение такого активного вируса непросто. Чтобы направить усилия по наблюдению, они начали с изучения ACE2, белка клетки-хозяина, который вирус обычно использует для проникновения в клетки. Животные с рецептором ACE2, аналогичным человеческому, были отнесены к группе риска. Затем специалисты по всему миру начали экспериментально заражать этих животных, чтобы выяснить, восприимчивы ли они и могут ли передавать инфекцию дальше. Среди потенциальных жертв были кошки, оленьи мыши (Peromyscus maniculatus) и енотовидные собаки (Nyctereutes procyonoides), а также белохвостые олени.
В начале января 2021 года исследователи из Министерства сельского хозяйства США (USDA) показали, что оленьи телята в неволе могут быть инфицированы вирусом SARS-CoV-2, переносить его в носовой слизи и фекалиях и передавать инфекцию другим телятам в соседних загонах. В течение недели у животных начали вырабатываться антитела против вируса, но ни одно из них не было особенно больным. Результаты оказались "несколько неожиданными", поскольку другие копытные, такие как коровы, овцы и козы, достаточно устойчивы к инфекции, говорит Уильям Кареш, председатель рабочей группы по дикой природе Всемирной организации здравоохранения животных, расположенной в Париже.
Томас ДеЛиберто, координатор по SARS-CoV-2 в программе "Служба дикой природы" Службы инспекции здоровья животных и растений Министерства сельского хозяйства США в Форт-Коллинзе, штат Колорадо, говорит, что исследование стало для него открытием. Мы подумали: "Что ж, нам лучше посмотреть, были ли случаи заражения у диких белохвостых оленей".
ДеЛиберто и его коллеги начали с 385 образцов крови, собранных у оленей в период с января по март 2021 года в рамках регулярного наблюдения за болезнями диких животных в Иллинойсе, Мичигане, Нью-Йорке и Пенсильвании. Примерно 40% образцов содержали антитела против SARS-CoV-2. Результаты исследования, о которых впервые было сообщено в препринте в июле прошлого года, свидетельствуют о том, что олени подвергались воздействию вируса, однако неясно, было ли это разовое воздействие или вирус распространился среди животных. Также возможно, что антитела были результатом других коронавирусных инфекций у оленей. Эти результаты привели к тому, что по всей Северной Америке начали проводить новые исследования оленей, а также спешно публиковать результаты уже проведенных исследований.
В первый год пандемии ученые начали собирать носовые мазки и образцы крови у оленей, чтобы проверить их на наличие SARS-CoV-2 с помощью ПЦР - положительный результат был бы прямым доказательством того, что животные были инфицированы. Но до декабря 2020 года "мы получали только отрицательные образцы", - говорит Ванесса Хейл, исследователь здоровья животных из Университета штата Огайо. Все изменилось в следующем году. Она и Боуман обнаружили 129 оленей с положительным результатом на вирусную РНК SARS-CoV-2 среди примерно 360 животных, отобранных в Огайо в период с января по март 2021 года.
Суреш Кучипуди, вирусолог из Университета штата Пенсильвания, и его коллеги получили аналогичный процент положительных тестов в Айове. Из 283 оленей, протестированных в период с апреля 2020 года по январь 2021 года, 33% оказались положительными на SARS-CoV-2. Большинство из них были обнаружены в ноябре и декабре 2020 года, что совпало с пиком заражения людей.
Секвенирование генома более половины образцов инфицированных оленей из Огайо выявило варианты, сходные с теми, которые циркулировали в то время в человеческих сообществах по всему штату. Похоже, что вирус перешел от людей в шести отдельных случаях. Мутации в генетических последовательностях также подтвердили, что олени распространяли инфекцию между собой. Затем исследователи обнаружили положительных оленей в 24 из примерно 30 штатов США, где были получены результаты отбора проб, а также в канадских провинциях Квебек, Онтарио, Саскачеван, Манитоба, Нью-Брансуик и Британская Колумбия, хотя уровень положительных результатов в Канаде был ниже - 1-6%. В конце декабря 2021 года исследователи обнаружили высокотрансмиссивный вариант Омикрон у белохвостых оленей, обитающих на Стейтен-Айленде, входящем в состав Нью-Йорка. А в марте 2022 года у оленя-мула (Odocoileus hemionus) в штате Юта был обнаружен положительный тест на SARS-CoV-2.
Эпидемия, похоже пока ограничивается Северной Америкой. "Никто до сих пор не обнаружил ее у европейских оленей, несмотря на многочисленные поиски", - говорит Рэйчел Тарлинтон, ветеринарный вирусолог из Ноттингемского университета, Великобритания. Например, Алекс Гринвуд, эволюционный вирусолог из Института Лейбница по изучению зоопарков и дикой природы в Берлине, и его коллеги исследовали косуль (Capreolus capreolus), благородных оленей (Cervus elaphus) и ланей (Dama dama) в Австрии и Германии, и ни у одного из них не было обнаружено SARS-CoV-2.
Исследователи говорят, что биологические различия, похоже, не объясняют это несоответствие. "Все данные о рецепторах ACE2 говорят о том, что европейские виды оленей должны быть так же восприимчивы, как и белохвостые олени, - говорит Тарлинтон. Скорее, эпидемия в Северной Америке является результатом высокой плотности оленей и частого общения с ними людей". "В Америке олени в основном разгуливают на свободе, на задних дворах домов людей", - говорит Вентер, добавляя, что там, где она работает, взаимодействие с крупными копытными происходит гораздо реже. "В Африке животные в основном находятся в заповедниках".
Вмешательство человека
Как заражаются олени остается загадкой. "Где-то открыто окно, и мы понятия не имеем, что это за окно", - говорит Боуман. Известно, что люди распространяют патогены в дикой природе, такие как Escherichia coli, вирус кори и простейшие Giardia, среди прочих. Но эти антропонозные скачки, или "утечки", редко приводят к устойчивой передаче, если вообще приводят.
Причиной может быть прямой контакт, например, когда люди гладят или кормят животных с рук. Белохвостые олени живут в непосредственной близости от людей в городах по всей Северной Америке - олени живут рядом с домами, бродят по улицам и осваивают университетские кампусы. "Они очень хорошо приспособились к ландшафту, в котором доминирует человек", - говорит Майкл Тонкович, курирующий программу по оленям в Департаменте природных ресурсов штата Огайо в Афинах.
В некоторых штатах США оленей выращивают на мясо, а в других есть программы реабилитации оленят, осиротевших в результате автомобильных аварий. Олени в неволе могут часто контактировать с людьми и с дикими оленями, они могут сбежать или быть выпущены обратно в дикую природу. Но Хейл говорит, что, вероятно, ни в одном из этих сценариев нет достаточного количества прямых контактов, чтобы объяснить сотни случаев, выявленных на сегодняшний день, не говоря уже о бесчисленных других, которые просто не были зарегистрированы.
Другой путь заражения SARS-CoV-2 может быть экологическим. Хотя передача вируса через загрязненные поверхности у людей не установлена, олени могут подхватить вирус, например, копаясь носом в выброшенных масках или поедая цветы и садовые овощи, на которые чихнул человек. Охотники иногда также кормят и приманивают оленей маисом (кукурузой) или овощами, которые могут быть обсеменены вирусом. Но Хейл отмечает, что олень должен прийти в нужное время, чтобы проглотить заразный вирус. "Возможно ли это? Да. Вероятно ли это? Опять же, я не знаю".
Другим путем могут быть загрязненные сточные воды, которые попадают в источники питья животных. Хотя многие исследования обнаружили вирусную РНК в сточных водах, они не выделяли инфекционный SARS-CoV-2. Кроме того, инфицируются не только городские олени; некоторые из них живут в глуши, говорят исследователи.
По некоторым данным, другие животные, такие как одичавшие кошки или дикие норки, могут служить промежуточным звеном для передачи вируса. "Все эти вещи кажутся надуманными, пока мы не сможем их доказать, - говорит Хейл. Но не обязательно должен быть один-единственный источник инфекции, говорит Мубарека. Возможно, задействовано несколько путей.
Нос к носу
Как только один олень подхватит вирус, у него появится множество возможностей для распространения SARS-CoV-2 в более широкой популяции. Белохвостые олени - очень социальные животные, говорит Тонкович. Большую часть года самцы живут в свободных холостяцких группах до шести особей, ухаживая и спаррингуя друг с другом. Матриархальные самцы живут с несколькими поколениями своих самок и детенышей. Обычно животные придерживаются своих домашних ареалов площадью в несколько квадратных километров, но все меняется во время сезона размножения: в зимние месяцы с октября по февраль.
Самцы могут преодолевать несколько десятков километров, перемещаясь между группами самок и скрещивая рога с другими самцами по пути. Иногда лань может совершить экскурсию на расстояние до 100 километров, возможно, "навестить семью или друзей", а через несколько дней или недель вернуться на свою обычную территорию, говорит Тонкович. А во время сильного снегопада в некоторых северных штатах группы оленей иногда отправляются на "оленьи тусовки", где густой покров деревьев не дает снегу скапливаться на земле и где они могут встретить другие группы. Все это время животные взаимодействуют между собой и потенциально распространяют вирус. Между оленями происходит много контактов "нос к носу", - говорит Линда Сайф, вирусолог из Университета штата Огайо в Вустере.
Весь этот потенциал распространения вируса вызывает у ученых опасения, что олени могут стать резервуаром SARS-CoV-2 - постоянным домом для вирусов и регулярным источником вспышек среди других животных, включая людей. Верблюды, например, являются естественным резервуаром коронавируса MERS-CoV, вызывающего ближневосточный респираторный синдром, который иногда переходит на людей. После того, как SARS-CoV-2 поселится на оленях, он может мутировать, эволюционировать и, возможно, рекомбинировать с другими коронавирусами, говорит Сайф. И он может эволюционировать, чтобы лучше заражать других пасущихся животных, таких как овцы, козы и коровы, которые делят пастбища с оленями, говорит она.
"Если у вас есть один резервуар среди диких животных, вполне возможно, что он может перейти к другим диким животным или даже домашнему скоту".
Доказательств этому становится все больше. Например, вирус демонстрирует признаки длительной эволюции у оленей. В февральском исследовании Мубарека и ее коллеги секвенировали пять геномов вируса SARS-CoV-2 у оленей, отобранных в Онтарио в ноябре и декабре 2021 года. Вирусы имели 76 мутаций по сравнению с оригинальным вирусом SARS-CoV-2, выделенным в Ухане, Китай, включая некоторые, способствующие аминокислотным изменениям в белке шипа. Такие мутации являются ключом к успеху высокотрансмиссивных вариантов.
Ближайшие известные родственники, которых исследователи смогли найти для этих вирусных геномов, были получены от людей в Мичигане почти годом ранее. Полученные результаты позволили предположить, что вирус распространялся среди животных в течение длительного времени. "Это было невероятно. Честно говоря, я не могла в это поверить", - говорит Мубарека, добавляя: "Тот факт, что мы нашли его при такой скудной выборке, заставляет задуматься, что еще может происходить?".
Второе исследование обнаружило варианты Альфа и Дельта SARS-CoV-2 у оленей Пенсильвании в ноябре 2021 года. Геномы Альфа отличались от геномов, обнаруженных у людей, и были найдены у оленей через несколько месяцев после того, как Дельта стал доминирующим вариантом, заражающим человека, что говорит о том, что Альфа эволюционировал независимо в популяции оленей. Мубарека и ее коллеги сделали еще одно неожиданное открытие: вирусная последовательность у человека из юго-западного Онтарио была очень похожа на вирусные геномы, найденные у оленей. Хотя доказательства не окончательны, ученые подозревают, что этот человек мог заразиться вирусом от оленей.
Передача вируса от оленя к человеку, если это подтвердится, будет вызывать беспокойство, равно как и повторное заражение среди оленей - то, что мог наблюдать Кучипуди. При отборе проб в декабре и январе этого года он выявил оленя, зараженного Омикроном, который также имел антитела против Дельты. "Если животные способны повторно заражаться, как и люди, то вирус не исчезнет, он будет продолжать циркулировать", - говорит он.
Исследователи говорят, что пока нет достаточных доказательств того, являются ли олени рассадником опасных вариантов. Кареш говорит, что ему нужно было бы увидеть гораздо больше случаев передачи вируса людям от оленей, чтобы назвать их резервуаром для человеческой инфекции. Брайан Ричардс, биолог дикой природы и координатор по возникающим заболеваниям в Национальном центре здоровья дикой природы Геологической службы США, штат Висконсин, согласен с тем, что олени пока не представляют опасности. "Из миллионов людей, которые контактировали с оленями в прошлом году, мы знаем только об одном, который мог быть инфицирован", - говорит он. Для полного понимания ситуации потребуется большее количество проб животных. Некоторые исследователи приступили к лонгитюдным исследованиям, в ходе которых они повторно посещают места отбора проб в течение нескольких охотничьих сезонов.
В марте 2021 года Министерство сельского хозяйства США получило грант в размере 300 миллионов долларов на исследование животных, восприимчивых к SARS-CoV-2, и взяло пробы оленей до охотничьего сезона 2022 года по крайней мере в 27 штатах. ДеЛиберто говорит, что его группа планирует изучить видеозаписи того, как олени взаимодействуют с людьми и другими животными, чтобы оценить их способы взаимодействия. Ричардс говорит, что дополнительные пробы для определения того, какие виды оленей подвергаются наибольшему риску - самцы или самки, городские или сельские - могут дать дополнительные подсказки.
Ученые также планируют провести дополнительные экспериментальные исследования инфекции, чтобы выяснить, ведут ли такие варианты, как Омикрон и Дельта, себя по-разному у белохвостых оленей, и какие другие дикие животные восприимчивы. Они обнаружили, что восприимчивы лисицы (Vulpes vulpes), но не койоты (Canis latrans), и хотят изучить лосей. Они также могут попробовать провести исследования на представителях разных видов, чтобы выяснить, могут ли, например, норки передавать инфекцию грызунам.
Для отслеживания этих быстро развивающихся событий необходимо проделать еще много работы, говорит Мубарека. "Это только первые шаги".
