КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер 15-15-00147

НазваниеЭпидемически значимые последствия необычно высокой генетической изменчивости полиовирусов в период ликвидации полиомиелита

РуководительГмыль Анатолий Петрович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное научное учреждение «Федеральный научный центр исследований и разработки иммунобиологических препаратов им. М.П.Чумакова РАН» (Институт полиомиелита), г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2015 г. - 2017 г. 

Конкурс№6 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований».

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-403 - Медицинская микробиология и вирусология

Ключевые словаполиомиелит, полиовирус, оральная полиовирусная вакцина, эволюция, молекулярная эпидемиология

Код ГРНТИ76.01.00

СтатусУспешно завершен

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В середине 50-х годов прошлого века в развитых странах в практику была введена иммунизация против полиомиелита, что привело к резкому снижению циркуляции полиовирусов и, следовательно, заболеваемости в этих странах. Достигнутый успех в 1988 г. послужил основой для принятия решения Всемирной Ассамблей Здравоохранения о глобальной ликвидации полиомиелита к 2000 г. Заявленная основная цель Программы заключалась в полном прекращении циркуляции полиовирусов дикого типа во всем мире. Следует отметить, что в ходе выполнения Программы достигнуты несомненные успехи. Так, количество заболеваний паралитическим полиомиелитом в мире в год снизилось на ~99%. Из 125 стран, в которых циркулировали полиовирусы дикого типа в 1988 году, к настоящему времени эндемичными остаются только 3 - Афганистан, Нигерия и Пакистан. Полностью прекращена циркуляция диких штаммов полиовирусов 2 и 3 типов. В мире остался только один генотип дикого полиовируса 1 типа. Тем не менее, справиться с поставленными ассамблеей ВОЗ в 1988 году задачами не удалось ни к 2000 году, ни к настоящему времени, несмотря на значительность предпринятых усилий и вложенных средств. На настоящий момент можно утверждать, что проблема полиомиелита не исчезнет в обозримом будущем. В пользу этого свидетельствуют: (i) флуктуирующая заболеваемость после 2000 г. (100-1500 случаев ежегодно); (ii) неоднократный импорт вируса в свободные от него страны, в 2010 (Таджикистан, Узбекистан, Туркменистан, Казахстан и Россия), 2011 (Китай), 2013 (Израиль), 2014 (Ирак). Нишу ликвидированных вирусов 2 и 3 типа успешно заняли cVDPV, которые скрыто циркулируют на территориях ряда стран (Израиль, Финляндия, Естония). При этом дивергенция нуклеотидной последовательности для некоторых изолятов превысила 15%, то есть такие вирусы, согласно формальным критериям, должны считаться дикими. Создается впечатление, что цель, поставленная ВОЗ, принципиально не может быть достигнута, следовательно требуется смена формулировки цели - ликвидация заболеваемости полиомиелитом, а не вируса. В случае смены парадигмы требуется смена приоритетов: (i) усиление надзора за вирусом, в том числе, детальная молекулярно-биологическая характеристика вирусных изолятов не только от заболевших, но и от здоровых вирусоносителей и объектов окружающей среды; (ii) усиление надзора за коллективным иммунитетом; (iii) интенсификация работы над созданием новых вакцин и препаратов, и (iv) интенсификация фундаментальных исследований. Настоящий проект направлен на решение нескольких фундаментальных задач: детальную молекулярно-биологическую характеристику диких штаммов и вакцинных производных полиовируса, выделенных от больных, здоровых и объектов окружающей среды; выяснение некоторых закономерностей эволюции полиовирусов, в том числе роли рекомбинации и причин фиксации рекомбинантных форм; изучение состояния иммунитета к циркулирующим на данный момент вариантам дикого полиовируса 1 типа и вакциннородственным полиовирусам у разных возрастных групп населения РФ, привитых от полиомиелита разными вакцинами и по разным схемам, а также возможность дальнейшей эволюции антигенной структуры вируса под действием давления со стороны иммунитета. Успешное выполнение проекта приведет к получению новой важной информации для фундаментальных и прикладных биомедицинских наук.

Ожидаемые результаты
В результате исследования будут получены данные, имеющие чрезвычайно важное значение для практической превентивной медицины в РФ, так как вероятность заноса дикого вируса полиомиелита из эндемичных стран в РФ остается высокой. Исследование биологических свойств вируса может привести к фундаментальным открытиям и внести значительный вклад в понимание взаимодействие вируса и вакцины как на уровне индивидуума, так и на популяционном уровне. Ожидаемые результаты будут иметь ключевое значение для разработки стратегии вакцинопрофилактики полиомиелита в условиях существования очагов инфекции на границах СНГ и принятия научно обоснованных решений об оптимальных схемах плановой и экстренной вакцинопрофилактики, а также разработки новых инактивированных и живых вакцин. Результаты исследования будут обнародованы путем опубликования в ведущих мировых журналах с импакт-фактором больше 2.

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2015 году
Было показано, что российские дети в возрасте 3-6 лет, иммунизированные комбинацией инактивированной и живой вакцин против полиомиелита достаточно хорошо защищены от любого дикого полиовируса типа 1, в том числе и конголезского изолята. Взрослые в возрасте 20-29 лет, иммунизированные только живой вакциной, по-видимому защищены от вакцинного штамма (92% серопозитивных), но только 50% из них имели детектируемые антитела против изолята Congo. Установлено, что штамм Congo менее репликативно компетентен, чем оба штамма диких полиовирусов, используемых для сравнения, но более стабилен чем штамм полиовируса дикого типа Mahoney. Определена полная нуклеотидная последовательность 22 изолятов полиовирусов, выделенных: (i) во время вспышки полиомиелита, вызванной слабодивергировавшим вакцинным полиовирусом типа 2 в детском доме г. Бийск в 2010 г.; (ii) от пациента с синдромом Дауана длительно экскретировавшего полиовирус; (iii) от случая ОВП, вызванного VDPV типа 3 и контактировавшего с ним ребенка. Создана полногеномная копия VDPV изолированого во время вспышки полиомиелита в Таджикистане в 2010 г.

 

Публикации

1. Alexander N. Lukashev, Maria S. Yarmolskaya, Elena Yu. Shumilina, A. Daniil Sychev, I. Liubov Kozlovskaya Antibody titers against vaccine and contemporary wild poliovirus type 1 in children immunized with IPV+OPV and young adults immunized with OPV Virus Research, - (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1016/j.virusres.2015.11.025

2. Maria A. Prostova, Anatoly P. Gmyl, Denis V. Bakhmutov, Anna A. Shishova, Elena V. Khitrina, Marina S. Kolesnikova, Marina V. Serebryakova, Olga V. Isaeva, Vadim I. Agol Mutational robustness and resilience of a replicative cis-element of RNA virus: promiscuity, limitations, relevance RNA Biology, - (год публикации - 2015) https://doi.org/10.1080/15476286.2015.1100794

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
В каждом штамме Сабина имеются геномные области, которые ухудшают их фитнес. Отбор рекомбинантных геномов приводит к удалению таких областей и восстановлению фитнесса вируса. Эти данные могут быть использованы для рационального дизайна новых вакцинных штаммов. Например, генетически устойчивые вакцинные штаммы могут быть сконструированы в результате сочетания сильных участков P2 и P3 регионов с капсидными областями, содержащими все аттенуирующие. Такие вирусы будут находиться под более слабым рекомбинационным давлением, и могут обладать более стабильным аттенуированным фенотипом. Вспышка вакцинно-ассоциированного полиомиелита в Доме ребенка г. Бийска, Алтайский край в 2010 году была вызвана слабо дивергировавшими от вакцинного предка родственными штаммами полиовируса 2-го типа. Зафиксирован факт активной циркуляции полиовируса вакцинного происхождения в детском учреждении и высокий процент заболевших от общего числа инфицированных полиовирусом детей.

 

Публикации

1. Иванова О. Е., Еремеева Т.П., Морозова Н.С., Шакарян А.К., Гмыль А.П., Яковенко М.Л., Короткова Е.А., Чернявская О.П., Байкова О.Ю., Силенова О.В., Красота А.Ю., Краснопрошина Л.И., Мустафина А.Н., Козловская Л.И. Вакциноассоциированный паралитический полиомиелит в Российской Федерации в период изменения схемы вакцинации (2006-2013 гг.) Вопросы Вирусологии, 61(1):9-15 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.18821/0507-4088-2016-61-1-9-15

2. Короткова Е.А., Гмыль А.П., Яковенко М.Л., Иванова О.Е., Еремеева Т.П., Козловская Л.И., Шакарян А.К., Липская Г.Ю., Паршина И.Л., Логиновских Н.В., Морозова Н.С., Агол В.И. A Cluster of Paralytic Poliomyelitis Cases Due to Transmission of Slightly Diverged Sabin 2 Vaccine Poliovirus Journal of Virology, 90(13):5978-5988 (год публикации - 2016) https://doi.org/10.1128/JVI.00277-16

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Анализ закономерностей наследования отдельных геномных сегментов при межтиповой рекомбинации между штаммами Сэбина полиовируса позволил сделать несколько выводов и выдвинуть несколько гипотез. Штаммы Сабина содержат, помимо известных аттенуирующих мутаций, типо-специфические геномные сегменты с низким фитнесом. Генетические детерминанты, ответственные за их низкий фитнес, могут быть получены не только во время лабораторной аттенуации штаммов, но также могут быть унаследованы непосредственно от их предков вирусов дикого типа. Наличие таких «слабых» сегментов лежит в основе потребности вакцинных вирусов к рекомбинации друг с другом и с другими энтеровирусами, а также вносит значительный вклад в выбор мест перекреста. Таким образом, наши результаты наглядно демонстрируют роль рекомбинации РНК как эффективного инструмента адаптивной эволюции вируса. Кроме того, знание локализации «слабых» геномных сегментов в вакцинных штаммах Сэбина открывает дополнительные возможности для разработки более генетически стабильных и / или более аттенуированных штаммов вакцины.

 

Публикации

1. Короткова Е., Лаассри М., Загородняя Т., Петровская С., Родионова Е., Черкасова Е., Гмыль А., Иванова О.Е., Еремеева Т.П, Липская Г.Ю., Агол В.И.,Чумаков К. Pressure for Pattern-Specific Intertypic Recombination between Sabin Polioviruses: Evolutionary Implications Viruses, 9(11), 353 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.3390/v9110353

2. Простова М.А., Девяткин А.А., Целых И.О., Лукашев А.Н., Гмыль А.П. Independent evolution of tetraloop in enterovirus oriL replicative element and its putative binding partners in virus protein 3C PeerJ, 5:e3896 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.7717/peerj.3896

3. Агол В.И., Гмыль А.П. Emergency Services of Viral RNAs: Repair and Remodeling Microbiology and Molecular biology reviews, - (год публикации - 2018)

Возможность практического использования результатов
Наши результаты наглядно демонстрируют роль рекомбинации РНК как эффективного инструмента адаптивной эволюции вируса. Знание локализации «слабых» геномных сегментов в вакцинных штаммах Сэбина открывает дополнительные возможности для разработки более генетически стабильных и / или более аттенуированных штаммов полиовирусной вакцины.