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 проекта 21-74-20160
НазваниеГеномная эпидемиология социально-значимых инфекционных заболеваний
Руководитель Клинк Галина Викторовна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» , г Москва
Конкурс №51 - Конкурс 2021 года по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-105 - Эволюционная биология
Ключевые слова Высокопроизводительное секвенирование, молекулярная эпидемиология, эволюционная геномика, вирус клещевого энцефалита, вирус гепатита А, вирус иммунодефицита человека
Код ГРНТИ34.15.29
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Инфекционные заболевания представляют серьезную угрозу здоровью населения, а также несут сопутствующие угрозы: демографические и социально-экономические. Профилактика и предотвращение массовой заболеваемости являются основными задачами эпидемиологии. Эпидемиологическая значимость того или иного заболевания характеризуется тяжестью самого заболевания и его возможных осложнений, риском возникновения эпидемий, экономическими расходами на профилактику, лечение, реабилитацию и противоэпидемические мероприятия. Борьба с социально значимыми инфекционными заболеваниями выходит за пределы здравоохранения и требует комплексного подхода со стороны органов местной и государственной власти и общества в целом, а также разработки новых подходов.
Развитие современных методов молекулярной эпидемиологии позволяет исследовать широкий спектр вопросов. Алгоритмы эволюционно-филогенетического анализа позволяют определять эволюционную историю изолятов и штаммов, темпы и географию распространения эпидемии, выделять группы родственных генотипов, соответствующих общим источникам инфицирования, зачастую сопряженным с определенными факторами риска.
Проект преследует две цели. Во-первых, он предполагает широкомасштабное секвенирование последовательностей вирусов, вызывающих социально-значимые инфекционные заболевания: клещевой энцефалит и ВИЧ-инфекцию. Полученные аннотированные последовательности существенно увеличат объём имеющихся баз данных и могут быть использованы для разнообразных исследований, улучшающих понимание эпидемиологической структуры этих заболеваний в России. Во-вторых, в рамках проекта будет разработан инструментарий для характеристики и прогноза эпидемических процессов вирусных социально-значимых заболеваний. Приложение разработанных методов к данным, полученным в ходе проекта, а также к последовательностям из открытых баз данных позволит прояснить эпидемиологию этих заболеваний. Конкретно, для вируса клещевого энцефалита мы проведем филогеографический анализ, а также поиск рекомбинации между имеющимися генотипами. Для вируса гепатита А планируется определить территориальные кластеры эндемичных штаммов и описать миграцию на территории РФ. Для вируса иммунодефицита человека мы охарактеризуем основные эпидемиологические параметры: динамику коэффициента воспроизводства, миграции и группы риска в отдельном регионе РФ, для которого высокая доля популяции ВИЧ будет охарактеризована с помощью секвенирования. Данный проект станет первым крупномасштабным молекулярно-эволюционным анализом вирусных заболеваний в России. Полученные результаты будут полезны практическому здравоохранению как напрямую, поскольку они позволяют уточнить эпидемиологическую структуру социально-значимых заболеваний; так и косвенно, поскольку они заложат основу для внедрения современных молекулярно-генетических методов в рутинную практику противоэпидемической службы.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Сафина К.Р., Сидорина Ю., Ефендиева Н., Белоносова Е., Салеева Д., Кириченко А., Киреев Д., Покровский В., Базыкин Г.А.
Molecular epidemiology of HIV-1 in Oryol Oblast, Russia
Virus evolution, 8(1), 1-15 (год публикации - 2022)
10.1093/ve/veac044
2.
Клинк Г.В., Сафина К.Р., Набиева Е., Швырев Н., ..., Базыкин Г.А.
The rise and spread of the SARS-CoV-2 AY.122 lineage in Russia
Virus evolution, 8(1), 1-11 (год публикации - 2022)
10.1093/ve/veac017
Публикации
1.
Неверов А.Д., Федонин Г.Г., Попова А., Быкова Д., Базыкин Г.А.
Coordinated evolution at amino acid sites of SARS-CoV-2 spike
eLife, выпуск:12, номера статьи: e82516 (год публикации - 2023)
10.7554/eLife.82516
2.
Сухоруков Г.А.,Парамонов А.И.,Лисак О.В.,Козлова И.В.,Базыкин Г.А., Неверов А.Д.,Карань Л.С.
The Baikal subtype of tick-borne encephalitis virus is evident of recombination between Siberian and Far-Eastern subtypes
PLOS Neglected Tropical Diseases, выпуск: 17(3), номер статьи: e0011141 (год публикации - 2023)
10.1371/journal.pntd.0011141
3.
Клинк Г.В., Даниленко Д., Комиссаров А.В., Йолшин Н., Шнейдер О., Щербак С., ... и Лиознов Д.
An Early SARS-CoV-2 Omicron Outbreak in a Dormitory in Saint Petersburg, Russia
Viruses, выпуск: 15(7), номер статьи: 1415 (год публикации - 2023)
10.3390/v15071415
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В заключительный год реализации проекта мы завершили исследование роли Т-клеточного иммунитета в эволюции SARS-CoV2 и исследование различий в отборе между подтипами ВИЧ-1. Кроме того, мы провели филогеографический анализ Сибирского подтипа Вируса клещевого энцефалита в России и начали изучение популяции Респираторного синцитиального вируса в Санкт-Петербурге.
Эволюция SARS-CoV-2 формируется адаптивным иммунитетом человека. Мутации, позволяющие избегать ответа В-клеток, обеспечивают вирусу селективное преимущество и распространяются в популяции. В то же время роль избегания цитотоксического ответа Т-клеток остаётся спорной. В данной работе мы исследуем происхождение и распространение вариантов SARS-CoV-2, которые позволяют избегать презентирования на HLA-I аллелях, распространённых среди человеческих популяций. Мы установили, что 35% мутаций, характерных для вариантов, вызывающих озабоченность (VOC), и 34% мутаций, достигших высоких (>5%) частот в вирусных популяциях, способствуют избеганию вирусными эпитопами презентирования на HLA-I аллелях. Мутации, связанные с избеганием распространённых HLA-аллелей, достигают более высоких частот, чем мутации, позволяющие избегать менее распространённых HLA-аллелей, что указывает на их положительный отбор. Более того, мутации потери достигают более высоких частот в тех странах, где соответствующие HLA-аллели встречаются чаще, что демонстрирует влияние локального генетического состава популяции хозяина на эволюцию вируса. Эти данные показывают, что избегание ответа цитотоксических Т-лимфоцитов (CTL) является одним из ключевых факторов эволюции SARS-CoV-2 и представляет эпидемиологическую проблему, а также раскрывают новую грань отбора, действующего на вирус.
Респираторно-синцитиальный вирус человека (РСВ) вызывает инфекции нижних дыхательных путей, поражая в основном детей до года или пожилых людей. Несмотря на большое число заражений в год, информация о динамике популяций РСВ в РФ практически отсутствует. Мы разработали пайплайн для сборки геномов РСВ и собрали с его помощью 64 генома из образцов RSV-B, собранных в разные годы, добавили к ним образцы из других стран и построили филогенетическое дерево, на котором образцы из РФ в основном группировались в несколько крупных клад. При этом в каждой российской кладе были образцы только одного года, что говорит о интенсивном обмене вирусом с другими странами. Программа TempEst показала наличие временного сигнала (R2=0.98, к-т корреляции=0.99), что позволит в дальнейшем использовать для изучения геномной эпидемиологии РСВ в России байесовские методы (программы beast и beast2).
Распространение вариантов вируса в популяции хозяев зависит от приспособленности этого варианта. При этом влияние одних и тех же мутаций на приспособленность вируса может меняться со временем, затрудняя раннюю детекцию опасного штамма. С помощью собственного вычислительного метода мы нашли для белка Gag ВИЧ-1 аминокислоты, по-разному влияющие на приспособленность вируса в разных его подтипах. Мы показали, что наши результаты согласуются с экспериментальными результатами поиска аминокислот, способствующих избеганию иммунитета и устойчивости к антиретровирусной терапии в разных подтипах, и могут их дополнить.
Сибирский генотип вируса клещевого энцефалита (ВКЭ) - превалирующий в нашей стране. Филогеография ВКЭ на территории России изучена мало. Используя 211 полногеномных образцов ВКЭ из пяти регионов России мы оценили скорости миграции вируса между парами регионов как 6.11 (HPD: 3.49 - 8.87)* 10-4 прыжков между регионами в год. Мы установили наличие сильной корреляции интенсивности перемещения с географическим расстоянием между регионами и наличие пар регионов, выбивающихся из линейного тренда. Также мы нашли асимметрию в скоростях миграции вируса в разных направлениях.
Публикации
1.
Клинк Г.В., Калинина О.В, Базыкин Г.А,
Changing selection on amino acid substitutions in Gag protein between major HIV-1 subtypes
Virus Evolution (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.1093/ve/veae036