Три мутации в геноме эболавируса позволили вакцинировать макак
Американские ученые смогли сделать яванских макаков устойчивыми к лихорадке Эболы. Для этого они внесли в геном вируса мутации, которые помешали ему блокировать иммунный ответ животных. После вакцинации обезвреженным вирусом обезьяны стойко перенесли введение летальной дозы обычного вируса. Несмотря на то, что об использовании новой вакцины у людей говорить пока рано, вирус уже можно использовать в лабораториях, не подвергая опасности экспериментаторов. Исследование опубликовано в журнале Cell.
Вспышки лихорадки Эбола до сих пор то и дело возникают в Африке. Надежного лекарства от нее еще нет, основным способом предотвратить эпидемию остаются вакцины. Однако те вакцины, которые сейчас находятся в разработке, иммунизируют человека только одним антигеном — поверхностным белком вирусного капсида. В то же время у пациентов, которые переболели лихорадкой, можно встретить иммунные клетки, специфичные ко множеству вирусных белков. Это означает, что прививку от эболавируса тоже можно сделать более эффективной, нацелив иммунитет сразу на несколько мишеней.
Чтобы добиться такого результата, необходимо ввести в организм человека ослабленный, но «живой» вирус, на поверхности которого будет сразу много разных белков. Подобные вирусы уже использовали для отработки вакцинации на мышах и морских свинках. Однако, чтобы заразить этих животных, которые обычно к эболавирусу устойчивы, его пришлось довольно сильно изменить. Для вакцинации людей понадобится все-таки оригинальный эболавирус.
Кортни Вулси (Courtney Woolsey) и ее коллеги из Медицинского отделения техасского университета работали с яванскими макаками, они же макаки-крабоеды. Эти животные страдают от вируса Эболы так же, как и человек, и умирают от лихорадки после недельной болезни.
Чтобы обезвредить вирус, ученые внесли в его геном несколько мутаций. Все они затронули один ген — VP35. Он кодирует белок VP35, который мешает иммунитету хозяина вовремя обнаружить вирус. Во многих клетках есть сенсорные молекулы, которые реагируют на появление двунитевой молекулы РНК — верного признака вирусной инфекции. VP35 мешает сенсорам связаться с РНК и подавляет их активность, тем самым делая вирус неуловимым на ранних этапах развития инфекции. Когда же иммунная система обнаруживает вирус, его распространение остановить уже не удается.
Исследователи обнаружили, что три мутации в VP35 позволяют клеткам вовремя отреагировать на вирусную инфекцию и начать производить противовирусные белки интерфероны. В то же время, дефекты в VP35 не мешают вирусу размножаться.
Ученые ввели этот ослабленный вирус трем макакам, чтобы проверить, работает ли он в качестве вакцины. Через месяц после первой инъекции животных заразили обычным вирусом Эбола. Двое из трех макаков выжили, третий же скончался — но лишь на 9 день, что на 3 дня позже, чем среднее время гибели обезьян от этой инфекции.
Затем еще пять животных получили в десять раз бо́льшую дозу вакцины. Это нужно было, чтобы узнать, оказывает ли она дозозависимый эффект. Когда через месяц и этим макакам ввели смертельную дозу вируса, все пятеро перенесли инъекцию хорошо, у них развились лишь слабые побочные эффекты. Одно из животных скончалось, но авторы работы связывают это с неврологическими проблемами самой обезьяны, а не с последствиями инфекции.
Вслед за этим ученые подтвердили, что новый вариант вируса действительно работает как вакцина: в клетках иммунной системы запускаются гены, связанные с активацией и распознаванием антигена, то есть организм реагирует на ослабленный вирус, как на врага, и развивает иммунный ответ.
Говорить о том, что ослабленный вирус может служить вакциной для человека, пока не приходится. Его предстоит еще подробно изучить на предмет побочных эффектов и подобрать безопасную дозу. Тем не менее, исследователи считают, что его уже можно использовать для лабораторных экспериментов и не присваивать им высший уровень биологической опасности.
На пути борьбы с лихорадкой Эбола встают и другие непредвиденные трудности: например, больные, которые перенесли инфекцию, продолжают умирать чаще, чем другие люди, и после выписки из больницы.
Полина Лосева
И помогли начать половой акт
Американские ученые выяснили, что тельца Краузе в половом члене и клиторе мышей возбуждаются при легких прикосновениях и механических вибрациях с частотой 40-80 герц. Специфические для этих рецепторов нейроны в спинальных ганглиях передают информацию в серую спайку спинного мозга в пояснично-крестцовом отделе. Мыши без телец Краузе с трудом начинали половой акт, а самцы реже достигали эякуляции, что говорит об их важной роли в сексуальном поведении. Препринт работы опубликован на сайте bioRxiv.org. Кожа человека хорошо иннервирована: по всему телу располагаются рецепторы, которые представлены как свободными нервными окончаниями, отвечающими за основную перцепцию прикосновений, температуры и боли, так и нервными окончаниями, заключенными в капсулу. Считается, что они ответственны за перцепцию специфических воздействий. Например, тельца Пачини воспринимают грубое механическое давление, а тельца Руффини — растяжение. Долгое время считалось, что колбы Краузе в надсосочковом слое дермы специфически воспринимают холод, однако дальнейшие исследования этого не подтвердили. При этом еще в конце XIX века Вильгельм Краузе, который впервые описал эти рецепторы, обнаружил их в губах, языке и гениталиях человека. В половом члене и клиторе они выглядят иначе (в этих местах они называются тельца Краузе, или генитальные тельца): они имеют цилиндрическую форму и содержат простые окончания (в коже волокна чаще свернуты в клубочек). Однако до сих пор не до конца ясна их роль и специфика перцепции. Дэвид Джинти (David Ginty) с коллегами из Гарвардской медицинской школы исследовали физиологию телец Краузе у мышей. С помощью окрашивания нейрофиламента-200 и белка S100 (первый отражает нервные волокна крупного калибра, а второй — терминальные шванновские клетки), они обнаружили в гениталиях самок мышей высокую плотность телец Краузе по всему клитору, но при этом они отсутствовали в ткани влагалища. В гениталиях самцов тельца наблюдались по всей головке полового члена и внутренней поверхности крайней плоти. Несмотря на разные размеры женских и мужских гениталий, общее количество телец Краузе в клиторе и пенисе было сопоставимым. Таким образом, плотность телец Краузе была в 15 раз больше в клиторе, чем в головке полового члена. Затем с помощью генетических исследований ученые выяснили, что в тельцах Краузе располагаются чувствительные отростки двух групп нейронов спинальных ганглиев пояснично-крестцового отдела: TrkB и Ret. Кроме того, дальнейший анализ показал, что отростки этих нейронов специфически образуют тельца Краузе (им не удалось найти в них чувствительные волокна от других нейронов). Информация от этих нейронов далее следует в заднюю часть серой спайки спинного мозга, которая находится около центрального канала, в пояснично-крестцовом отделе спинного мозга. Благодаря оптогенетическим методам и механическому воздействию удалось выяснить, что волокна нейронов TrkB и Ret являются А-волокнами, то есть хорошо миелинизированными волокнами со скоростью передачи импульса 3-11 метров в секунду. Кроме того, у волокон нейронов TrkB были низкие пороги механического возбуждения, быстрая адаптация и точная синхронизация по фазе для каждого цикла механических колебаний. При этом волокна нейронов Ret демонстрировали более высокие пороги механического возбуждения. Обе группы нейронов активно реагировали на вибрации с частотой 40-80 герц. Затем ученые исследовали, как тельца Краузе могут влиять на сексуальное поведение мышей. Они обнаружили, что прямая оптогенетическая стимуляция полового члена (десять герц, импульс две миллисекунды в течение 20 секунд) у мышей, которым в тельца Краузе (нейроны TrkB) внедрили опсины, приводила к эрекции у 6 из 10 животных. У контрольных мышей без опсинов эрекции не наблюдалось. Рефлекторные реакции на оптогенетическую стимуляцию телец Краузе нейронов Ret не тестировались, поскольку их было сложно промаркировать опсинами. Хотя у самцов, у которых не было телец Краузе, не наблюдалось проблем с эрекцией, у них были проблемы с введением полового члена во влагалище: они дольше начинали этот процесс и хуже его осуществляли. Кроме того, меньшее количество самцов без телец Краузе достигли эякуляции по сравнению с контрольной группой. У самок потеря телец Краузе также сопровождалась проблемами с началом полового акта. Таким образом, команда Джинти впервые так подробно описала структуру и физиологию телец Краузе в гениталиях мыши. По мнению ученых их результаты можно распространить и на человека, поскольку, например, вибрации с частотой 40-80 герц считаются возбуждающими и для людей. Однако у человека дополнительно необходимо исследовать влияние телец Краузе на сексуальное поведение. Об эволюции полового члена и его восприятия можно прочитать в книге Эмили Уиллингем «Парадокс пениса: Уроки жизни из мира животных» (издательство «Альпина нон-фикшн»).