Rekonštrukcia vírusu španielskej chrípky z pľúc starých 107 rokov odhaľuje nové poznatky

Vďaka zachovanému pľúcu mladého Švajčiara vedci zrekonštruovali kompletný genóm vírusu španielskej chrípky z roku 1918. Tento prelomový objav prináša nové informácie o smrteľnej pandémii, ktorá si vyžiadala desiatky miliónov životov.

Medzinárodný výskumný tím pod vedením Univerzity v Bazileji použil najmodernejšie technológie na extrakciu stôp vírusu z orgánu konzervovaného formalínom. Pľúca pochádzali od 18-ročného muža, ktorý zomrel na ťažký zápal pľúc v Kantónskej nemocnici (dnes Univerzitná nemocnica) v Zürichu. Pľúca mladíka boli uchovávané v univerzitnej lekárskej zbierke od jeho smrti v júli 1918, počas prvej vlny pandémie.

„Je to prvýkrát, čo máme prístup ku genómu chrípky z pandémie rokov 1918 až 1920 vo Švajčiarsku,“ povedala Verena Schünemann, paleogenetička a profesorka archeologických vied na Univerzite v Bazileji. „Otvára to nové pohľady na dynamiku adaptácie vírusu v Európe na začiatku pandémie.“

Použitím nového protokolu sekvenovania RNA, ktorý bol navrhnutý na extrakciu genetických údajov z degradovaného, chemicky fixovaného tkaniva, a porovnaním kompletného genómu s genómami z Nemecka a Severnej Ameriky, bol tím schopný preukázať, že tento kmeň vírusu už mal tri dôležité adaptácie. Tie ho urobili smrteľnejším pre ľudí – a zostali v zložení vírusu až do konca pandémie.

Komentár redakcie: Objav genetických adaptácií vírusu v skorých fázach pandémie španielskej chrípky prekvapil vedcov a zdôrazňuje význam neustáleho monitorovania a výskumu vírusov.

Dve z mutácií pomohli vírusu vyhnúť sa kľúčovej časti ľudského imunitného systému známej ako MxA, antivírusovému proteínu, ktorý bežne blokuje replikáciu chrípky. Tento proteín je obzvlášť dôležitý pri obrane proti vírusom chrípky pochádzajúcich z vtákov, takže tieto zmeny uľahčili šírenie vírusu medzi ľuďmi.

Treťou mutáciou sa zmenil tvar povrchového proteínu nazývaného hemaglutinín, ktorý vírus používa na pripojenie a vstup do ľudských buniek. To zlepšilo schopnosť vírusu rozpoznávať a viazať sa na bunkové receptory špecifické pre človeka, čím sa zvýšila jeho účinnosť infekcie.

Predtým sa predpokladalo, že tieto mutácie sa objavia neskôr počas pandémie – takže ich prítomnosť v prvej vlne vo Švajčiarsku na jar 1918 naznačuje, že vírus sa vyvíjal rýchlo a bol rozšírený ešte pred druhou a najsmrteľnejšou vlnou pandémie na jeseň.

Zürišský vírus tiež vykazoval nezvyčajnú genetickú diverzitu vo svojom segmente polymerázy (PB2), čo naznačuje buď silný prirodzený výber, alebo miešanie medzi vírusovými kmeňmi. V porovnaní napríklad s vírusom H1N1 z roku 2009 mal vírus z roku 1918 vyššiu variabilitu v kľúčových génoch spojených s replikáciou a adaptáciou hostiteľa. Ukazuje tiež, ako rýchlo sa vírusy chrípky môžu prispôsobiť na viazanie sa na receptory u ľudí a vyhýbať sa oslabeniu imunitného systému.

Nie je prekvapením, že tieto rýchle adaptácie boli tiež charakteristickým znakom koronavírusu v centre našej najnovšej pandémie.

Jednou z najvzrušujúcejších častí štúdie je proces, ktorým bol tím schopný vytvoriť tento historický genóm. Až doteraz sa tento druh mokrej vzorky konzervovanej formalínom považoval za nevhodný na analýzu RNA. Komplexné genetické údaje, ktoré boli výskumníci schopní extrahovať z pľúcneho tkaniva, však otvárajú dvere k odhaleniu tajomstiev DNA uložených v tisíckach pohárov v lekárskych a zoologických zbierkach po celom svete.

„Starodávna RNA sa zachováva dlhodobo len za veľmi špecifických podmienok,“ povedal Christian Urban, prvý autor štúdie. „Preto sme vyvinuli novú metódu na zlepšenie našej schopnosti získavať starodávne fragmenty RNA z takýchto vzoriek.“

Metóda výskumníkov založená na ligácii je schopná zachytiť kratšie genetické fragmenty a tiež zachováva orientáciu reťazca RNA. A objavením druhu adaptácií pozorovaných u vírusov v centre minulých pandémií môžu výskumníci získať cenné evolučné stopy, ktoré nás môžu lepšie pripraviť na riešenie budúcich ohnísk. Sledovanie toho, ako sa vírusy prelievajú zo zvierat na ľudí, bude tiež kľúčové pri vývoji cieľov vakcín.

„Lepšie pochopenie dynamiky adaptácie vírusov na ľudí počas pandémie v priebehu dlhého časového obdobia nám umožňuje vyvinúť modely pre budúce pandémie,“ povedala Schünemann.