З літа минулого року спалах пташиного грипу набув неабияких масштабів і різноманіття. Від тисяч морських левів біля узбережжя Перу до норок, вирощених на хутро в Іспанії, до ведмедів грізлі в північному штаті Монтана, США та морських тюленів у штаті Мен на сході країни. Протягом кількох місяців вірус пташиного грипу, який знищував птахів у всьому світі , також вразив і вбив цілий звіринець ссавців, створив занепокоєння, що він може еволюціонувати та ефективніше поширюватися між цими тваринами та, зрештою, між людьми.

Щоб найгірший сценарій втілився в життя, підтипу вірусу, відомому як H5N1, необхідно зазнати значних трансформацій, змінившись фактично шлях ураження та поширення. H5N1 вражає слизову кишківника птахів та поширюється через заражену фекаліями воду. Але щоб стати дійсно небезпечним для людства він повинен вражати дихальні шляхи та ширить повітряно-крапельним шляхом. Поки що цього не сталося. Немає даних про те, що ті нечисленні пацієнти, що заразились на пташиний грип, були здатні передавати його іншим людям.

Тож як цей вірус має мутувати, щоб викликати пандемію серед людей? Вчені ще не можуть повністю відповісти на це питання, але вони визначили кілька ключових кроків. Де-які науково-дослідницькі інститути проводили експерименти, під час яких дослідники схиляли попередній штам H5N1 до більш ефективного поширення між тхорами. Проте, такі суперечливі експерименти обмежувались через побоювання можливого витоку. Тим не менш, дослідники знайшли інші способи перевірити, як пташиний грип адаптується до ссавців. Наприклад, коли інший підтип пташиного грипу під назвою H10N7 вразив тюленів у Європі в 2014 році, вчені секвенували вірус на різних стадіях спалаху, щоб визначити, які генетичні зміни допомогли йому адаптуватися до ссавців.

Вірусологи тепер знають, що для того, щоб H5N1 набув властивостей поширення між ссавцями, кілька його білків повинні еволюціонувати. Вчені уважно спостерігають за полімеразою, яку вірус використовує для реплікації генома РНК після проникнення в клітину. Щоб виконувати свою роботу, фермент повинен кооптувати внутрішньоклітинний білок хазяїна, і наразі він більше пристосований до молекули птахів, ніж його еквівалент у ссавців. Різні комбінації таких мутацій мають різну ефективність. Але існує одна відома мутація яка отримала назву E627K, яка свого часу вперше з’явилась 1918 року і викликала пандемію. Ця мутація була настільки ефективною, що віруси грипу зберігали її аж до 2009 року, коли сталась пандемія свинячого грипу.

Така мутація була б першим кроком для вірусу на шляху до ураження людства. І H5N1вже кілька разів справлявся з задачею. Наприклад, дослідники виявили мутацію E627K в інфікованих лисиць, зразки яких були взяті в Нідерландах наприкінці 2021 року та на початку 2022 року. Мутацію також виявили у зразку тюленя Нової Англії, який є частиною спалаху H5N1 у тюленів біля східного узбережжя США.

Але для того, щоб H5N1 викликав пандемію, також потрібні численні зміни в гемаглютиніні, білку на поверхні вірусу, який допомагає йому прикріплюватися до вуглеводів у клітинах господаря. Інша важлива зміна гемаглютиніну зробить H5N1 більш переданим через повітря, що також є необхідною умовою для пандемії. Як тільки вірус прикріплюється до клітини, він поглинається у везикулу, яка стає більш кислою, викликаючи рН-залежну зміну форми гемаглютиніну. Це призводить до злиття мембран вірусу та везикул, дозволяючи генетичному матеріалу збудника вийти в клітину. У воді гемаглютинін на пташиних вірусах, як правило, без проблем залишається незапущеним. Але в повітрі краплі вологи, що переносять віруси грипу, часто зменшуються і можуть досягати кислотного порогу, тому пандемічні віруси потребують мутацій, які стабілізують їхній гемаглютинін, пояснюють вірусологи.

Зараз Матильда Річард, вірусолог з Медичного центру Еразмуса у своїй лабораторії регулярно секвенує віруси H5N1, виділені у ссавців, щоб перевірити наявність цих важливих мутацій. Її команда також безпосередньо перевіряє полімеразну активність вірусу та здатність до зв’язування та стабільність їхнього гемаглютиніну.

Те, що дослідники знають на даний момент про кроки, необхідні для адаптації H5N1 до людей, дає деяку впевненість: він має один із найвищих бар’єрів для того, щоб стати пандемічним вірусом серед усіх вірусів пташиного грипу. Проте, достатньо лише одного разу вірусу тримати необхідну комбінацію, і зворотного шляху не буде. І оскільки вірус так шалено поширюється по всьому світу, він має більше можливостей підібрати правильну комбінацію, ніж будь-коли раніше.

За матеріалами: SCIENCE.ORG