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 14-15-00619

НазваниеИзучение биологического разнообразия вирусов животных - потенциальных возбудителей социально значимых заболеваний человека.

РуководительЛукашев Александр Николаевич, Доктор медицинских наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет), г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2017 г. - 2018 г. 

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

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

Ключевые словавирус, возникающие заболевания, зооноз, межвидовая передача, гепатит

Код ГРНТИ34.25.39


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Проблема возникновения новых вирусных инфекций является одной из наиболее актуальных в изучении инфекционных болезней, и со временем важность этой темы только возрастает. В результате работы по проекту уже были получены новые данные о биологическом разнообразии вирусов животных - гомологов вирусов человека. Возникло понимание того, что появление новых вирусов – постоянный процесс, который является не результатом единичных вероятностных событий, а неизбежным следствием особенностей существования вирусов в биосфере. Во время выполнения первой части проекта было изучено биологическое разнообразие для ряда вирусов. В то же время стало очевидно, что эволюционные процессы некоторых вирусов, представляющих потенциальную угрозу для населения Российской Федерации, требуют дальнейшего детального изучения. В продолжающемся проекте предполагается исследовать биологическое разнообразие, молекулярную эволюцию, предположительные механизмы возникновения новых вариантов для таких патогенных для человека вирусов, как вирус бешенства, энтеровирусы (менингиты, менингоэнцефалиты); продолжить работы по изучению биологического разнообразия и эволюции хантавирусов (геморрагическая лихорадка с почечным синдромом), флебовирусов (лихорадки, энцефалиты), вирусов гепатитов А, С, Е. Кроме фундаментальных исследований по заявленной теме, будут отработаны или разработаны новые методы детекции вирусов, анализа больших объемов генетической информации, уточнены таксономические критерии изучаемых вирусов.

Ожидаемые результаты
В результате выполнения проекта будет значительно улучшено понимание механизмов возникновения новых вирусов человека, которое, в основном, происходит в результате передачи человеку вирусов животных. Это направление исследований в настоящее время активно развивается во всем мире. Для ряда вирусов наиболее актуальные данные могут быть получены в странах с тропическим климатом, а любые данные могут быть экстраполированы на весь мир. Объектом данного проекта были выбраны преимущественно вирусы, которые либо привязаны к географической местности (вирус бешенства, флебовирусы, хантавирусы), либо более актуальны для Российской Федерации, чем для стран ЕС и США (энтеровирусы). За счет такого выбора объектов исследования предполагается получить результаты мирового уровня, которые не могут быть получены в других странах. Еще несколько объектов исследования (гомологи вирусов гепатита А, С и Е человека) будут изучены в рамках международной мультицентровой рабочей группы для получения приоритетных результатов мирового значения. С практической точки зрения разработанные методы детекции и изучения вирусов могут быть транслированы в новые методы диагностики и надзора за инфекционными заболеваниями.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В 2017 году были продолжены исследования по генетике возникающих вирусных инфекций. Для получения целостной картины этого процесса работа проводилась по нескольким направлениям. Поиск новых вирусов - родственных вирусам гепатитов человека у мелких грызунов и флебовирусов в клещах - производился для понимания масштаба биологического разнообразия таких вирусов. Кроме того, новые вирусы позволяют понять, каким путем шло распространение возникающих вирусов в популяции видов - хозяев, насколько часто происходит смена хозяев для того или иного вируса. В 2017 году была выявлена очень высокая распространенность гепатит Е - подобных вирусов у пищух в Казахстане. Анализ геномов этих вирусов, запланированный на 2018 г., позволит более точно проследить эволюционную историю этих вирусов. Выявленные у клещей новые флебовирусы позволяют оценить относительное разнообразие известных флебовирусов человека и неизвестных флебовирусов и оценить риск появления новых флебовирусов. В связи с появлением в последние годы в базах данных большого числа нуклеотидных последовательностей вирусов анализ данных в "ручном режиме" стал невозможен. Мы разработали набор скриптов для автоматизации филогенетического анализа и выполнили исследование закономерностей возникновения и эволюции сразу для 30 самых распространенных типов энтеровирусов. Было показано, что все современные вирусы в мире внутри каждого типа имели общего предка всего около 50-200 лет назад. При этом расчетное время разделения известных типов было 200-500 лет назад. Таким образом, все современные типы энтеровирусов произошли всего несколько сотен лет назад, а затем глобальная популяция отдельных типов регулярно проходила через "бутылочные горлышки", в которых терялась большая часть глобального разнообразия вирусов. Анализ эволюции вируса бешенства также выявил, что все вирусы бешенства в регионах России с умеренным климатом имели общего предка всего около 150 лет назад, а общий предок степного варианта вируса, который сейчас распространен от Белгорода до Монголии, имел общего предка в 1952 году. Таким образом, был сделан вывод, что бешенство в России является с молекулярной точки зрения возникающей инфекцией, популяция вируса нестабильна и может быть элиминирована при помощи вакцинации диких животных. Для обнаружения неизвестных вирусов животных была отработана методика гибридизации в жидкой фазе с вырожденными олигонуклеотидными пробами. В тестовой модели было показано, что система может обогащать в сотни раз генетический материал не только вирусов одного таксономического рода, но также разных родов одного семейства.

 

Публикации

1. Девяткин А.А., Лукашев А.Н., Маркелов М.М., Гмыль Л.В., Шипулин Г.А. Enrichment of Viral Nucleic Acids by Solution Hybrid Selection with Genus Specific Oligonucleotides. Scientific Reports, 7(1):9752 (год публикации - 2017)

2. Девяткин А.А., Лукашев А.Н., Полещук Е.М., Дедков В.Г., Ткачев С.Е., Сидоров Г.Н., Карганова Г.Г., Галкина И.В., Щелканов М.Ю., Шипулин Г.А. The phylodynamics of the rabies virus in the Russian Federation. PLoS One, 12(2):e0171855 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1371/journal.pone.0171855

3. Лукашев А.Н., , Корман В.М., Шахт Д, Глоза-Рауш Ф., Зебенс-Хойер А., Гмыль А.П., Дростен К, Дрекслер Я.Ф. Close genetic relatedness of picornaviruses from European and Asian bats. Journal of General Virology, 98(5):955-961 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1099/jgv.0.000760

4. Лукашев А.Н., Вакуленко Ю.А. Molecular evolution of types in non-polio enteroviruses. Journal of General Virology, 98(12):2968-2981 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.1099/jgv.0.000966


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В 2018 году были продолжены исследования по генетике возникающих вирусных инфекций. Для получения целостной картины этого процесса работа проводилась по нескольким направлениям. Для вируса бешенства была изучена динамика естественной рекомбинации. Ранее считалось, что рекомбинация у вируса бешенства не существует. Затем появились сообщения об отдельных рекомбинационных событиях, которые могли оказаться и экспериментальным артефактом. Мы выполнили систематический анализ рекомбинации у вируса бешенства и показали, что рекомбинация у вируса бешенства является хотя и редким, но достаточно закономерным событием. Таким образом, рекомбинация у вируса бешенства ограничена скорее экологическими (распространение генотипов, патогенез инфекции), а не механистическими причинами. Также была изучена филодинамика другого вируса - вируса Крымской-Конго геморрагической лихорадки в Южно-Российском очаге. Ранее нами и другими авторами было показано, что весь очаг вируса Крымской-Конго геморрагической от Астрахани до Балкан возник не более 300 лет назад. В данном исследовании мы показали, что очаг характеризуется неожиданно высокой динамикой вируса в пространстве. Вирус в очаге может перемещаться со скоростью до десятков километров в год, но только в пределах России, не включая Турцию и Иран, где вирус также эндемичен. Сделано предположение о роли антропогенного фактора в поддержании очага. Показано, что реассортация у вируса Крымской-Конго геморрагической лихорадки распространена даже шире, чем считалось ранее, и происходит в среднем не реже чем каждые 10-30 лет. На основании полученных в 2017 году данных и биоинформатических наработок был выполнен дополнительный анализ эволюции генов, кодирующих структурные белки у энтеровирусов, общих закономерностей, возможностей практического использования результатов и существующих ограничений для применения новейших биоинформатических методик в практическом эпидемиологическом надзоре. В частности, было показано, что неравномерность доступных генетических данных является основным лимитирующим фактором для понимания эволюции энтеровирусов в глобальном масштабе. Анализ частичной нуклеотидной последовательности флебовирусов, выявленных у клещей шести различных видов на территории Российской Федерации выявил 8 предположительных новых видов. Показано, что разные виды новых флебовирусов ассоциированы с соответствующими видами клещей - переносчиков, а не с географическим местом сбора клещей. Проводится оценка возможности использования этих данных с целью уточнения таксономических критериев флебовирусов.

 

Публикации

1. Девяткин АА, Лукашев АН Recombination in the rabies virus and other lyssaviruses. Infection, genetics and evolution, 60:97-102 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.meegid.2018.02.026

2. Дзагурова Т.К., Ткаченко Е.А., Ишмухаметов А.А., Баловнева М.В., Клемпа Б., Крюгер Д. Severe hantavirus disease in children Journal of Clinical Virology, 101:66-68 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.jcv.2018.01.018

3. Лукашев АН, Вакуленко ЮА, Турбабина НА, Девяткин АА, Дрекслер ЯФ Molecular epidemiology and phylogenetics of human enteroviruses: Is there a forest behind the trees? Reviews in Medical Virology, 28(6):e2002 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1002/rmv.2002

4. Лукашев АН, Девяткин АА Phylodynamics of Crimean Congo hemorrhagic fever virus in South Russia. Infection, genetics and evolution, 59:23-27 (год публикации - 2018)


Возможность практического использования результатов
Разработанные при работе над проектом РНФ методы автоматизации анализа и оптимизации идентификации энтеровирусов переданы в референс-центры по надзору за энтеровирусами в Хабаровском и Нижегородском НИИ эпидемиологии и микробиологии Роспотребнадзора. Результаты изучения молекулярной эпидемиологии энтеровирусов представлены не только на международных, но и на Российских конференциях для обеспечения доступа специалистов практического здравоохранения к новым данным и наработкам. Также результаты работ использованы в работе Проблемной комиссии Роспотребнадзора "Полиомиелит и другие энтеровирусные инфекции". Отработанный протокол сиквенирования хантавирусов предложен для использования при разработке и контроле качества перспетивной хантавирусной вакцины, разрабатываемой в ФНЦИРИП им. М.П. Чумакова РАН.