Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В 2021-м году вряд ли кому-то надо объяснять важность борьбы с инфекционными заболеваниями. Современные методы молекулярной эпидемиологии позволяют исследовать широкий спектр вопросов, важных для противодействия распространению инфекции. Алгоритмы эволюционно-филогенетического анализа позволяют определять эволюционную историю изолятов, темпы и географию распространения эпидемии, выделять группы родственных генотипов, соответствующих общим источникам инфицирования, зачастую сопряженным с определенными факторами риска. Наш проект направлен на молекулярно-эпидемиологическое описание ряда инфекционных заболеваний, важных в России. За отчетный год мы вели работы по двум направлениям нашего проекта: вирус клещевого энцефалита (ВКЭ) и вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). В работе по ВКЭ мы отсеквенировали широкое разнообразие образцов ВКЭ, покрывающее большой географический и временной диапазон. Использованные штаммы в основном представлены образцами из музейных коллекций Института полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М.П.Чумакова РАН, Иркутского научно-исследовательского противочумного института Сибири и Дальнего Востока Роспотребнадзора. Данная коллекция включает первые штаммы клещевого энцефалита, изолированные во время первой дальневосточной экспедиции выдающегося вирусолога Льва Александрович Зильбера, когда в 1937 году Северный отряд работал в Хабаровском крае, а Южный - в Приморском крае. Тогда было изолировано 29 штаммов, из которых в настоящее время в коллекциях сохранились только два: Софьин (прототипный штамм ВКЭ дальневосточного генотипа, штамм-продуцент для одной из используемых в настоящее время вакцин против клещевого энцефалита) и Обор-4 (он же Жадан). Представления о КЭ как локальной инфекции Дальнего Востока изменились благодаря открытиям М.П. Чумакова. Впервые было установлено существование очагов КЭ на Урале, в Сибири, Казахстане, в европейской части СССР. Сохранившаяся коллекция М.П. Чумакова включает 35 ранних штаммов ВКЭ, из них 26 были изолированы на Урале (1939–1945 гг.), 2 – в Белоруссии (1940, 1941 гг.), 3 – в Ленинградской обл. (1943 г.), 1 – в Казахстане (1941 г.), 3 – на Дальнем Востоке (1937, 1945, 1949 гг.). Европейские штаммы ВКЭ представлены образцами из Австрии (1955), Польши (1956), Югославии (1963-1969), а также Литвы, Латвии и Эстонии (1970-1974). Большая часть коллекции посвящена штаммам, изолированным из клещей и больных людей из Кемеровской области (81 штамм, 1953 – 1970 гг), Свердловской области (24 штамма, 1941 – 2015 гг), Иркутской области (25 штаммов, 1962-2005 гг) и Приморья (32 штамма, 1960-1975 гг). Так называемые хронологические ряды штаммов в коллекции представлены следующими территориями: Свердловская область – 1941-1944, 1959-1968, 2003-2015; Иркутская область – 1962-1971, 1979-1986, 1998–2003; Вологодская область – 1974-1975, 1989-1990, 1999-2015. Штаммы были получены от основных видов клещей-переносчиков – I. ricinus и I. persulcatus, мелких млекопитающих и людей с разной формой заболевания: от лихорадочной до летального энцефалита, а также особое место в коллекции занимают штаммы, выделенные от больных с хронической формой КЭ. Всего из коллекции штаммов было отобрано для полногеномного секвенирования 303 образца, содержащих сведения о месте, источнике, годе изоляции. Предварительный анализ полученного филогенетического дерева ВКЭ показал, что геномы отсеквенированных штаммов относятся к основным известным на сегодняшний день генотипам: дальневосточному, сибирскому, европейскому, а также к так называемой Байкальской группе, или 886-подобным штаммам. В частности, мы генетически аттрибутировали исторические изоляты ВКЭ, в т.ч. полученные 80 и более лет назад. Так, мы обнаружили, что самый первый изолят ВКЭ 1937 г, полученный в первой экспедиции Л.А.Зильбера на Дальний Восток (штамм Обор), и уральские штаммы из коллекции М.П.Чумакова 1941-1943 гг. относятся к Дальневосточному генотипу и кластеризуются с образцами из Хабаровского края и Приморья 40-60-х гг. Кроме этого, при анализе образцов вируса клещевого энцефалита, относящихся к 886-подобным штаммам, мы обнаружили возможность рекомбинационных событий с участием ВКЭ, относящихся к сибирскому и дальневосточному генотипам. Эта возможность будет исследована в ходе продолжения этого проекта. В ходе дальнейшего выполнения проекта полученные данные по ВКЭ будут использованы для того, чтобы определить события эволюционной истории вируса в прошлом и прояснить, как он распространялся между регионами. Мы попытаемся узнать, влияли ли в прошлом и влияют ли сейчас на этот процесс события XX-XXI веков – например, строительство БАМа или глобальное потепление. Используя хронологические ряды, взятые в одной точке в разные десятилетия, мы попытаемся проследить возможные изменения генетического состава популяций одной географической точки во времени. В работе по ВИЧ мы начали, по-видимому, первое подробное исследование эпидемии ВИЧ-1 в России на региональном уровне. Актуальность этой работы представляется очевидной: действительно, среди новых случаев инфицирования ВИЧ-1 в европейских странах в 2017 году 63% произошли в России. На первом этапе проекта, используя данные секвенирования около трети всех случаев ВИЧ-1 в Орловской области, мы реконструировали филогению полученных образцов совместно с филогенией других образцов из России. Это позволило выявить множественные заносы ВИЧ-1 в регион и датировать их. Наш анализ показывает, что эпидемия генетически довольно разнообразна. Преобладающий подтип A ответственен за основную часть эпидемии. Большинство образцов рекомбинантного варианта CRF63 – потомки единственного завоза в регион около 2014 года. В совокупности наши результаты представляют собой описание с высоким разрешением эпидемии ВИЧ-1 в Орловской области, характеризующейся частой межрегиональной передачей и высокой распространенностью рекомбинантного варианта CRF63.

Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Вирус клещевого энцефалита (ВКЭ) представляет собой флавивирус, вызывающий острую, а иногда и хроническую инфекцию, которая часто имеет тяжелые неврологические последствия и представляет серьезную угрозу для общественного здравоохранения в Евразии. ВКЭ генетически подразделяется на три различных подтипа; однако по крайней мере одна группа изолятов, байкальский подтип, также называемый «886-84-подобным», ставит под сомнение эту классификацию. Байкальский ВКЭ — устойчивая группа, неоднократно выделявшаяся от клещей и мелких млекопитающих в Республике Бурятия, Иркутской и Забайкальской областях России на протяжении нескольких десятилетий. Один случай менингоэнцефалита с летальным исходом, вызванный этим подтипом, был описан в Монголии в 2010 г. Хотя рекомбинация часто встречается у Flaviviridae, ее роль в эволюции ВКЭ не установлена. Мы выделили и секвенировали четыре новых образца байкальского ВКЭ, полученных в Восточной Сибири. Используя набор методов для определения событий рекомбинации, в том числе недавно разработанный и усовершенствованный нами филогенетический метод, позволяющий проводить формальное статистическое тестирование таких событий в прошлом, мы нашли надежное подтверждение различий в филогенетических историях между участками генома, что указывает на рекомбинацию в происхождении байкальской популяции ВКЭ. Это открытие расширяет наше понимание роли рекомбинации в эволюции этого патогена человека. В 2017 году в России было зарегистрировано 138 843 новых случая заражения ВИЧ-1, что почти в 5 раз больше, чем в следующей по этому показателю европейской стране. Между тем генетический надзор за ВИЧ-1 в России находится на низком уровне: секвенировано менее 1% всех ВИЧ-положительных образцов. Мы охарактеризовали эпидемию ВИЧ-1 в Орловской области, регионе России с ВИЧ-положительным населением 2157 человек по состоянию на 2019 год, путем сбора данных о генетике вируса, охватывающих треть этого населения. Мы показали, что ВИЧ-1 завозился в регион сотни раз за последние 25 лет, причем многие из заносов приводили к устойчивой передаче внутри региона. Изучая структуру ветвления эволюционных деревьев вируса, мы выявили неуклонно растущую эпидемию. Быстро растущий трансмиссионный кластер связан с рекомбинантным вариантом CRF63, который быстро распространяется среди потребителей инъекционных наркотиков с момента его возникновения примерно в 2014 году. При анализе подтипа B, который характерен для передачи между мужчинами, имеющими половые контакты с мужчинами (МСМ), мы показываем, что этот путь передачи MSM недооценен. Насколько нам известно, это исследование является наиболее подробным описанием эпидемии ВИЧ-1 в регионе России. Вариант дельта вытеснил большинство существовавших на тот момент вариантов SARS-CoV-2 и к середине 2021 года стала преобладающей в мире. Его последующая эволюция привела к появлению нескольких подлиний, большинство из которых хорошо перемешаны между странами. Однако мы показали, что почти вся эпидемия дельты в России, вероятно, произошла от одного случая завоза или от нескольких заносов в одно и то же время из одной географической точки, плохо изученной с точки зрения генетического разнообразия SARS-CoV-2. Действительно, более 90% образцов дельты в России характеризуются одной и той же парой мутаций nsp2:K81N +ORF7a:P45L, которая редко встречается за пределами России, что помещает их в сублинию AY.122. Линия AY.122 с самого начала часто встречалась в России среди образцов дельты, и ее частота не увеличилась в других странах, где она наблюдалась, что позволяет предположить, что ее высокая распространенность в России, вероятно, является результатом случайного эффекта основателя, а не трансмиссионного преимущества. Обособленность генетического состава эпидемии дельты в России делает Россию несколько необычной, хотя и не исключительной, среди других стран.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Были определены возраст и местоположение общего предка подгенотипа IA ВГА в Евразии: 128 лет (sd = 17), горная система Тянь-Шаня с долинами. Была проведена реконструкция глобального миграционного процесса от места возникновения до соответствующих мест забора изолятов с информацией о плотности распределения событий миграций как во времени, так и в пространстве. Найдено 11 первичных миграций на территорию РСФСР. Изучена ранняя вспышка линии Омикрон в общежитии. Показано, что она была вызвана единственным заносом сублинии BA.1.1. Произошло как минимум три независимых выхода вируса из общежития, которые привели к распространению потомков вспышки в несколько регионов России и 20 других стран. При этом в большинстве локаций потомки вспышки не достигали высоких частот. В спайк-белке SARS-CoV2 обнаружено 46 согласованно эволюционировавших сайтов, объединенных в 13 коэволюционирующих кластеров, и 12 дискордантно эволюционировавших сайтов. Некоторые из обнаруженных пар согласованно эволюционирующих сайтов также скоординированно изменялись и в сарбековирусах в целом. Многие из согласованно эволюционировавших сайтов несут характерные мутации линий VOC (variants of concern), что убедительно доказывает роль положительного эпистаза в происхождении VOC. С использованием ранее разработанного филогенетического подхода найдено 69 аминокислотных сайтов белка Gag ВИЧ-1, где аминокислоты по-разному влияют на приспособленность вируса в шести основных подтипах типа М. Эти изменения в предпочтениях часто, но не всегда, сопряжены с действием положительного отбора. В некоторых сайтах изменения аминокислотных предпочтений могут быть связаны с уходом от иммунитета или обретением устойчивости к терапии. Было отсеквенировано 48 образцов респираторного синцитиального вируса (РСВ) из подтипа В, собранных с мая 2019 по январь 2023 года.