Вирус венесуэльского лошадиного энцефалита (VEEV) является неумолимым убийцей лошадей, ослов и зебр, что приводит к гибели до 80 процентов инфицированных животных. Он вызывает быстрый катастрофический отек головного и спинного мозга, приводящий к тяжелым неврологическим симптомам и во многих случаях к внезапной смерти. Вирус также может заражать людей с аналогичными результатами. И США, и Советский Союз использовали VEEV в качестве оружия во время холодной войны, что побудило Центры по контролю за заболеваниями и Национальные институты здравоохранения классифицировать VEEV как патоген категории B.
Исследовательская группа под руководством Университета Мэриленда воспользовалась слабостью генетического кода VEEV, что привело к получению гораздо менее смертоносной мутантной версии вируса при тестировании на лабораторных мышах. Новое открытие может позволить разработать вакцину и другие лекарства для борьбы с VEEV. Результаты были опубликованы в Интернете 16 ноября 2016 г. в Journal of Virology..
Как и многие другие опасные вирусы, VEEV имеет РНК в качестве генетического материала, а не ДНК. Поскольку аналогичная слабость существует у РНК-вирусов, которые представляют серьезную опасность для здоровья человека, таких как ВИЧ, вирус Зика, чикунгунья и другие, открытие может способствовать разработке методов лечения этих вирусов..
«РНК-вирусы имеют тенденцию вызывать острые инфекции», - сказал Джонатан Динман, профессор и заведующий кафедрой клеточной биологии и молекулярной генетики UMD, который является старшим автором исследовательской работы. «Вы либо быстро боретесь с ними, как простуду, либо они подавляют вас, как лихорадка Эбола."
Динман и его коллеги использовали механизм, известный как запрограммированный сдвиг рамки считывания рибосом (PRF), который позволяет РНК-вирусам упаковывать больший объем генетической информации в относительно короткую последовательность РНК. Заставляя инфицированную клетку читать одну и ту же последовательность РНК в двух разных фазах, PRF позволяет вирусу создавать два разных белка вместо одного.
Исследователи создали мутантную версию VEEV с нарушенным механизмом PRF, что нарушило способность вируса создавать второй белок из определенного участка РНК. Тесты на культивируемых клетках не выявили большой разницы в скорости продукции вируса. Но когда исследователи проверили мутантный вирус на лабораторных мышах, они увидели резкое увеличение процента выживаемости инфицированных мышей после болезни.
«Некоторыми простыми мутациями мы скомпрометировали способность VEEV быть вирулентным вирусом», - сказал Джо Кендра, аспирант биологических наук в UMD и ведущий автор исследования.«Этот результат показывает, что PRF может быть терапевтической мишенью для других вирусов. Если мы сможем подтвердить, что мутантный вирус дает иммунитет, открывая дверь для вакцины, это будет очень интересно».
Помимо более высокой выживаемости мышей, зараженных мутантным VEEV, исследователи также отметили более низкую частоту накопления вируса в тканях головного мозга. Динман, Кендра и их соавторы подозревают, что недостающий белок в мутантном вирусе играет роль в способности вируса преодолевать гематоэнцефалический барьер, что является важным шагом, вызывающим отек мозга..
«Интересно, что вирус использует PRF, чтобы выжить, но мы также можем манипулировать этим механизмом, чтобы работать против него», - сказал соавтор исследования Юсуф Хан, бакалавр биологических наук и стипендиат Голдуотера в UMD. «Это новый способ борьбы с вирусами и создания вакцин. Он открывает множество новых исследовательских вопросов».
По словам Динмана, открытие особенно обнадеживает в свете проблемы, связанной с изменением климата, поскольку вирусные заболевания начинают распространяться на север за пределы тропиков.
«Многие из этих болезней переносятся комарами. В настоящее время чикунгунья распространена в Карибском бассейне, а лихорадка Зика была обнаружена в двух округах Флориды», - сказал Динман. «Эти вирусы находятся у нас на пороге. Но эти результаты вселяют в нас надежду. Разработка вакцины занимает много времени, но совместными усилиями государственных и академических лабораторий у нас есть хорошие шансы».