Случайное открытие открыло новый метод поиска неизвестных вирусов.
В исследовании, опубликованном в журнале Virus Evolution, ученые из отдела зоологии Оксфордского университета показали, что секвенирование следующего поколения и связанные с ним онлайн-базы данных ДНК могут быть использованы в области обнаружения вирусов. Они разработали алгоритмы, которые обнаруживают ДНК вирусов, которые случайно оказались в образцах крови или тканей рыб, и могут быть использованы для идентификации вирусов у целого ряда различных видов.
Секвенирование следующего поколения произвело революцию в исследованиях геномики и в настоящее время используется для изучения и понимания генетического материала. Это позволяет ученым собирать огромные объемы данных из одного фрагмента ДНК, которые затем объединяются в огромные базы данных генома в Интернете, которые являются общедоступными.
Доктор Арис Кацуракис и доктор Амр Асвад, научные сотрудники Оксфордского факультета зоологии, впервые случайно обнаружили новое использование базы данных. При поиске древнего вируса герпеса у приматов они обнаружили свидетельства существования двух новых недокументированных вирусов.
Вдохновленные своим случайным открытием, они решили посмотреть, смогут ли они намеренно добиться того же результата. В отдельном проекте по поиску новых вирусов герпеса, заражающих рыб, они использовали этот метод для исследования более 50 геномов рыб на наличие узнаваемой вирусной ДНК. Конечно же, в дополнение к вирусам герпеса, которые они ожидали найти, исследователи определили отдаленную родословную необычных вирусов - это может быть даже новое вирусное семейство. Черты были обнаружены разбросанными по фрагментам 15 различных видов рыб, включая атлантического лосося и радужную форель.
Чтобы подтвердить, что доказательства вируса не были просто случайностью или ошибкой обработки данных, они проверили дополнительные образцы из местного супермаркета и суши-ресторана. Такие же вирусные фрагменты были обнаружены и в купленных образцах.
Автор исследования доктор Арис Кацуракис с факультета зоологии Оксфордского университета сказал: «В геноме лосося мы обнаружили то, что кажется полным и независимым вирусным геномом, а также десятки фрагментов вирусной ДНК, которые интегрировались в ДНК рыб. Из недавних исследований мы знаем, что вирусы способны интегрироваться в геном своего хозяина, иногда оставаясь там на миллионы лет. В этом случае похоже, что вирус приобрел способность интегрироваться, украв ген у самого лосося, что объясняет, почему он получил такое широкое распространение в геноме лосося».
Ключ к успеху этого исследования заключается в его междисциплинарном подходе, объединяющем методы из двух областей: эволюционной биологии и геномики. Вместе они лежат в основе новой области палеовирусологии - изучения древних вирусов, которые интегрировали свою ДНК в ДНК своих хозяев, иногда миллионы лет назад. Каждый используемый метод был разработан для анализа огромного количества данных о последовательностях ДНК.
Соавтор и научный сотрудник Оксфордского факультета зоологии и колледжа Св. Хильды, доктор Амр Асвад, сказал: «Открытие новых вирусов исторически было предвзятым в отношении людей и животных, у которых проявляются симптомы болезни. Но наше исследование показывает, насколько полезным может быть секвенирование ДНК нового поколения для идентификации вирусов. Для многих вирусная ДНК в данных, скажем, шимпанзе или сокола, является неприятностью и мошенническим загрязнителем, который необходимо отфильтровывать из результатов. Но мы считаем, что это возможность, которую нужно использовать, поскольку они могут включать новые вирусы, которые стоит изучить, как мы обнаружили в нашем исследовании. Мы можем выбрасывать очень ценные данные».
Поиск новых вирусов исторически был непростым процессом. Клетки не растут сами по себе, поэтому их необходимо культивировать в лаборатории, прежде чем их можно будет проанализировать, что требует месяцев работы. Но оксфордское исследование представляет собой огромные возможности для будущего.
Помимо этого исследования, этот подход можно использовать для идентификации вирусов у целого ряда различных видов, особенно тех, которые, как известно, являются переносчиками трансмиссивных заболеваний. Летучие мыши и грызуны, например, являются печально известными переносчиками инфекционных заболеваний, к которым они, по-видимому, невосприимчивы. Такие насекомые, как комары, также являются переносчиками вирусных заболеваний, наносящих вред человеку, таких как вирус Зика. При эффективном применении этот метод может обнаружить другие вирусы еще до того, как произойдет вспышка.
Д-р Кацуракис добавил: «Одной из сильных сторон этого метода по сравнению с более традиционными вирусологическими подходами является скорость обнаружения и отсутствие зависимости от идентификации больного человека. Собранные вирусные данные, которые в противном случае могут быть отброшены как неприятные, являются уникальным ресурсом для поиска как патогенных, так и доброкачественных вирусов, которые в противном случае остались бы неоткрытыми».
Затем команда начнет определять влияние вирусов и то, имеют ли они какие-либо долгосрочные последствия для болезней или коммерческого рыбоводства. В то время как инфекционный вирус может не вызывать заболевания у своего естественного хозяина - в данном случае у рыб. существует риск межвидовой передачи либо выращиваемой рыбе, либо диким популяциям.
Однако риск для человека минимален. Доктор Арис Кацуракис сказал: «Скажем так, я не перестану есть сашими».