Грипп снизил шансы людей заболеть простудой
Ученые обнаружили, что заболеваемость гриппом и риновирусом, который вызывает обычную простуду, неравномерно распределена в течение года. Проанализировав более 44 тысяч случаев респираторных болезней, они пришли к выводу, что два вируса препятствуют распространению друг друга. Вероятно, именно поэтому во время вспышек гриппа случаев обычной простуды становится меньше. Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
В дыхательных путях человека может селиться множество патогенных вирусов и бактерий, и логично предположить, что они могут как-то взаимодействовать друг с другом, облегчая соседу захват человеческого тела, или, наоборот, конкурируя с ним за место и другие ресурсы. Известно, например, что вирусные инфекции могут ослаблять иммунитет и готовить почву для бактериальных: так вирус гриппа «сотрудничает» с бактерией пневмококка. Как именно взаимодействуют между собой разные респираторные вирусы, до сих пор было неясно, но ученые, к примеру, подозревают, что вспышка риновируса задержала распространение пандемии вируса гриппа А в Европе в 2009 году.
Группа ученых под руководством Пабло Мурсиа (Pablo Murcia) из Университета Глазго проанализировали 44230 случаев респираторной болезни в течение девяти лет. Каждого из пациентов они проверили на генетический материал 11 разных групп вирусов, а затем составили модель, которая объяснила бы взаимодействие между этими вирусами в зависимости от времени года и других факторов.
Исследователей интересовало общее количество респираторных вирусов, которыми люди болеют в течение года. С 2005 по 2013 год это число изменялось стабильно: пик приходился на зиму, а спад наблюдался летом. Исключение составил только 2009 год: тогда пандемия гриппа пришлась на лето. Но в этот момент заболеваемость другими вирусами резко упала, поэтому общее их число оказалось сравнимо с зимним пиком. Но даже при сохранении общего количества вирусов заболеваемость каждым вирусом в отдельности колебалась от месяца к месяцу.
Затем ученые попробовали создать модель, которая предсказывала бы распространенность того или иного вируса в зависимости от множества факторов. Это были пол и возраст пациента, тяжесть его болезни (ее определяли по тому, наблюдался ли пациент в клинике или у семейного врача), время года, а также наличие в организме пациента вирусов из других групп. С помощью этого подхода ученые выяснили, что возникновение коррелирует отрицательно у аденовирусов и вируса гриппа В, а также риновируса и вируса гриппа А, и положительно — у вирусов парагриппа 1 и 2 и у метапневмовируса с респираторно-синцитиальным вирусом.
Затем исследователи проанализировали случай каждого конкретного пациента и подсчитали вероятность того, что два вируса встретятся в одном организме. Для большинства вирусов вероятность заразить одного и того же человека коррелировала положительно, но для риновируса и вируса гриппа А — строго отрицательно (p < 0,001).
Таким образом, ученым удалось показать, что вирусы могут влиять на заражение организма другими вирусами, и в особенности это справедливо для вируса гриппа. Как именно это влияние осуществляется, пока неизвестно. Можно предположить, например, что вирус вызывает выделение интерферона, который борется не только с первым попавшим в организм вирусом, но и со всеми последующими. Исследователи построили модель, где после заражения вирусом гриппа заложили небольшой период рефрактерности, в течение которого новая инфекция риновирусом невозможна. Если этот период равнялся двум дням, то число случаев риновируса падало на 23 процента, а если семи дням — на 61 процент. Это позволяет объяснить асинхронность вспышек этих инфекций в течение года.
Авторы работы отмечают, что многие респираторные инфекции проходят бессимптомно, поэтому их статистика могла оказаться неполной. Тем не менее, они рассчитывают, что их данные помогут предсказать динамику будущих эпидемий гриппа и других инфекций.
В материале «Передай другому» мы уже рассказывали о том, почему ежегодные эпидемии гриппа неизбежны. В тексте «Просто чума» — говорили о европейских эпидемиях чумы. А еще мы недавно писали о том, как врачи нашли пропущенную несколько лет назад вспышку вируса Зика на Кубе.
Полина Лосева
Ученые впервые вызвали партеногенез геномным редактированием
Генетики из американских и британских университетов обнаружили, какие гены отвечают за факультативный партеногенез у дрозофил. Они внесли точечные изменения в мушиные гены, влияющие на текучесть мембран (Desat2), образование центриолей (Polo) и скорость пролиферации (Myc). Мухи-самки из созданной генетической линии успешно вступали в половое размножение, но были при этом способны к партеногенезу как минимум на протяжении двух поколений. Исследование опубликовано в журнале Current Biology. Партеногенез — развитие живых организмов из неоплодотворенной яйцеклетки — широко распространен среди животных. На филогенетическом древе чисто партеногенетические виды нередко соседствуют с практикующими «обычное» половое размножение. Иногда и вовсе удается описать спорадические случаи появления партеногенеза у отдельных представителей непартеногенетических видов. Следовательно, генетическая подоплека партеногенеза может возникать быстро по эволюционным меркам и должна быть в этом случае относительно несложной. Но конкретные молекулярные механизмы партеногенеза часто остаются нерасшифрованными. У мух, неспособных к партеногенезу, яйцо приостанавливается на стадии метафазы I мейоза, а дальнейшее развитие (завершение деления, отделение полярных телец и дальнейшие митотические деления) продолжается лишь после оплодотворения. Но встречаются и факультативно партеногенетические линии, в которых партеногенетические потомки составляют от десятых долей до десяти процентов популяции. Доктор Алексис Сперлинг (Alexis L. Sperling) из Кембриджского Университета с коллегами из американских университетов Мемфиса и Калифорнийского технологического исследовала механизм возникновения факультативного партеногенеза у мух вида Drosophila mercatorum. Генетики отобрали и секвенировали геномы и транскриптомы факультативно и облигатно партеногенетических штаммов D. mercatorum и сопоставили их между собой. При партеногенезе была изменена экспрессия 44 генов, связанных в основном с формированием центриолей и регуляцией клеточного цикла. Несмотря на то, что предки D. mercatorum и более изученной D. melanogaster разошлись более 40 миллионов лет назад, данные сравнительной геномики позволяют воссоздавать на более известном модельном объекте изменения, обнаруженные в геноме менее известного. Ученые воссоздали у D. melanogaster выявленные изменения активности генов, прибегая к CRISPR-редактированию генома, дупликациям генов, введению в геном генов антисмысловых РНК или энхансерных последовательностей. Самый высокий уровень партеногенеза был зарегистрирован в группах трансгенных D. melanogaster, у которых была повышена активность генов Polo (регулятор образования центриолей) или Myc (регулятор клеточного цикла), либо понижена активность генов Slmb (убиквитиновая лигаза, способствующая деградации Myc) и Desat2 (фермент, синтезирующий ненасыщенные жирные кислоты и регулирующий текучесть мембран). У каждого третьего облигатно партеногенетического яйца D. mercatorum полярные тельца или женские пронуклеусы вступали в митотические деления, давая начало эмбрионам (такая же картина наблюдалась в каждом восьмом случае факультативно партеногенетических линий). Количество полярных телец, способных спонтанно вступать в митоз (и тем самым формировать эмбрион) повышалось при повышении активности генов Myc и Polo. При этом многие мухи из партеногенетических линий после целлюляризации становятся недиплоидными (чаще всего, триплоидными) из-за нарушения образования веретена деления. Ученые получили 21 тысячу мух-самок D. melanogaster, гомозиготных по мутантным аллелям генов Polo, Myc и Desat2, и содержали их в отсутствии самцов. В общей сложности самки дали 143 взрослых потомка (в среднем 0,7 потомка на 100 мух), а у тех, в свою очередь, появилось два партеногенетических взрослых потомка второго поколения (1,4 процента от численности предыдущего поколения). Таким образом, линия животных, способных к партеногенезу на протяжении нескольких поколений, была впервые получена при помощи геномного редактирования. На основании полученных данных авторы предполагают следующий механизм факультативного партеногенеза. Повышение текучести мембран (цитоплазматической и мембраны эндоплазматического ретикулума) влияет на формирование центра организации микротрубочек и, следовательно, веретена деления. Его образование упрощает вступление в митоз. Такие изменения могли стать эволюционно выгодным приобретением при расселении мух в более холодные регионы (повышение текучести мембран, связанное со снижением активности десатураз, улучшает выживаемость мух при низких температурах). Впрочем, детали возникновения партеногенетических линий мух пока не до конца изучены — судя по диспропорции между небольшими изменениями в геноме и выраженным транскриптомным изменениями, часть изменений у партеногенетических D. mercatorum может носить эпигенетический характер (важность эпигенома для партеногенеза ранее была показана в эксперименте на мышах). О медийной шумихе вокруг возможности партеногенеза у человека и о генетических предпосылках к нему читайте в нашем материале «Половинка себя».