Как зомби могут помочь предотвратить следующую пандемию
Большинство из нас знает о некоторых инструментах, которые помогают нам бороться с пандемиями: безопасные и эффективные вакцины, противовирусные препараты и антитела, а для респираторных инфекций, таких как COVID, меры общественного здравоохранения, такие как маски.
Но мы упускаем из виду еще один способ, который может помочь нам предотвратить следующую пандемию: геномы вирусов-зомби.
Зомби-вирусы - это ущербные побочные продукты вирусной инфекции, которые не могут реплицироваться без посторонней помощи. Они интригуют с терапевтической точки зрения, потому что, похоже, делают несколько вещей, чтобы ослабить заболевание: они побуждают иммунную систему к действию, и, сами не усугубляя болезнь, захватывают часть механизмов, которые их активные собратья используют для копирования себя во время инфекции. Они также маскируются в белках, которые обычно оборачиваются вокруг вирусных геномов, в результате чего образуются вирусоподобные частицы, которые могут сопровождать распространение своих активных аналогов. Лучшее понимание того, как работают эти зомби, может позволить исследователям использовать зомби в качестве лечебных средств, чтобы при следующем пандемическом вирусе мы могли дать людям лекарственных зомби, дабы они не заболели по-настоящему.
Вирусы размножаются, реплицируясь с молниеносной скоростью внутри клеток, которые они инфицируют. Однако вирусные механизмы, создающие копии генома вируса, которые упаковываются в новые частицы, могут давать сбои. Часто это происходит потому, что в этом механизме отсутствует функция коррекции, которая сканирует скопированный геном на предмет ошибок, но даже те вирусы, которые могут делать коррекцию, допускают ошибки. Когда происходят такие сбои, механизм вносит мутации, подобные тем, которые привели к появлению таких высококонтагиозных вариантов SARS-CoV-2, как Дельта и Омикрон. Но часто случаются и более серьезные ошибки, в результате которых возникают геномы-зомби, в которых отсутствуют функции репликации или упаковки, необходимые вирусу для продуктивной инфекции. Поэтому, когда зомби-геном упакован и эта искалеченная вирусная частица попадает в здоровую клетку-хозяина, она оказывается мертвой, неспособной копировать себя и создавать новых зомби.
Но когда зомби-вирусный геном попадает в клетку, уже инфицированную полностью функциональным вирусом, то, подобно зомби, он может ожить. Для этого он перенаправляет вирусный механизм функциональных вирусов на репликацию самого себя, создавая вирусоподобных зомби, которые могут расти и распространяться, часто за счет инфекционного вируса. Таким образом, зомби паразитирует, копирует механизм репликации активных вирусов и, как минимум, не усугубляет текущее вирусное заболевание.
Возьмем, к примеру, вирус гриппа. Молекулярный вирусолог Ана Фалькон из Национального центра биотехнологий в Испании обнаружила связь между геномами зомби-вирусов и тяжестью заболевания. Больные гриппом с большим количеством зомби-геномов не попадали в отделения интенсивной терапии, а те, кто имел меньше зомби-геномов, страдали от более тяжелых заболеваний. Наличие большего количества зомби-геномов может вызвать защитные иммунные реакции, что приводит к менее тяжелому течению болезни.
Геномы зомби-вирусов, связанные с другими респираторными инфекциями, также связаны с тяжестью заболевания, но последствия могут быть как хорошими, так и плохими. Иммунолог Каролина Лопес из Вашингтонского университета в Сент-Луисе показала, что наличие зомби-вирусных геномов на ранних стадиях респираторно-синцитиальной инфекции, в первые три дня одно-двухнедельной инфекции, связано с общим снижением уровня вируса и менее тяжелым течением болезни. В то же время длительное присутствие зомби-вирусных геномов, после шести дней инфекции, было связано с более высоким общим уровнем вируса, большей активацией иммунных реакций и большей тяжестью заболевания. В совокупности эти результаты указывают на сложную роль зомби-вирусов в тяжести заболевания в зависимости от их влияния на производство вируса и активацию иммунитета.
А как насчет зомби SARS-CoV-2? К настоящему времени исследователи провели генетический анализ бесчисленного количества назальных мазков, взятых у людей с COVID по всему миру, но при секвенировании полноразмерных геномов РНК дефектные или неполные вирусные геномы могут усложнить анализ, поэтому их обычно игнорируют или отбрасывают. Но для исследователей же зомби-вирусов, эти дефектные геномы - золотая жила.
Эксперт по геномике Чиа-Лин Вэй из Лаборатории Джексона в Коннектикуте обнаружил несколько сотен геномов зомби-вирусов, встречающихся в мазках от людей с COVID. Некоторые зомби-геномы несли делеции, которые были связаны исключительно с симптоматическим или бессимптомным COVID. Такие симптомы болезни, как воспаление тканей, могут быть связаны с защитными механизмами на уровне клеток, которые заставляют клетки, продуцирующие вирусы, убивать себя, поэтому зомби-вирусы, не способные активировать такие защитные механизмы, также не вызывают воспаления, и их инфекции протекают бессимптомно. Для вирусов способность вызывать легкое или бессимптомное заболевание может быть полезной, позволяя их носителям-людям заниматься повседневным общением с другими людьми и более широко распространять вирус.
Пока что подобные наблюдения вызывают больше вопросов, чем ответов. Как возникают зомби-вирусы SARS-CoV-2 и как они влияют на тяжесть COVID-19 у отдельных людей? Какую роль будут играть зомби-вирусы в поведении нынешней пандемии в ближайшие месяцы или годы? В более широком смысле, какую роль зомби-вирусы могут сыграть в заболеваниях, вызванных другими вирусами, которые могут стать причиной пандемий, такими как Эбола, грипп или Зика? И как мы можем использовать зомби для защиты от будущих пандемий, вызванных новыми вирусами?
Учитывая защиту, которую могут обеспечить зомби-вирусы, есть основания полагать, что они могут помочь в лечении COVID-19 или других инфекций, вызванных будущими пандемическими вирусами. Вирусолог Леор Вайнбергер из Калифорнийского университета недавно создал зомби-частицы вируса SARS-CoV-2 и продемонстрировал их защитное действие против инфекции у хомяков. Важно отметить, что зомби-частицы смягчали тяжесть заболевания когда их вводили до или после инфицирования. Более долгосрочные исследования показали, что такие частицы могут защитить от таких вариантов, как Дельта, Омикрон и других. Наконец, вирусолог Рауль Андино, также из Университета Калифорнии, обнаружил, что зомби-геномы полиовируса могут стимулировать иммунный ответ у мышей и защищать их от инфицирования не только полиовирусом, но и гриппом и SARS-CoV-2.
Эти результаты дают захватывающие доказательства того, что в разработке вакцин существует "святой грааль": широкая защита от различных вирусов. Для роста и распространения все вирусы перепрограммируют клетки-хозяева на производство вирусных белков; инфицированные клетки в ответ активируют защитные механизмы, чтобы замедлить или остановить производство этих белков. Вирусы усиливают гонку вооружений, подавляя сигналы, которые клетки используют для замедления или прекращения производства белков. Недавние исследования на мышах показывают, как геномы-зомби могут в конечном итоге дать преимущество клеткам, отключив производство белков, необходимых вирусам для роста и распространения.
Если зомби-геномы могут стимулировать защитные иммунные реакции не только у мышей, но и у людей, то одна доза может однажды защитить нас от новых разновидностей вируса гриппа, коронавируса или других вирусов. Потребуется провести дополнительные исследования безопасности и эффективности для оценки способности сконструированных частиц зомби лечить или предотвращать заболевания, прежде чем их можно будет рассматривать для использования человеком. Пока же зомби-вирусы предлагают новую интересную идею защиты от будущих пандемий.
