Влияние пространственных и временных факторов на генетическую эволюцию филовирусов

• Онищенко Геннадий Григорьевич
• Сизикова Татьяна Евгеньевна
• Петров Александр Анатольевич
• Лебедев Виталий Николаевич
• Борисевич Сергей Владимирович

Резюме

По опубликованным данным проведена оценка влияния пространственных и временных факторов на генетическую эволюцию филовирусов. С учетом вероятного происхождения всех филовирусов от общего предка различный уровень патогенности данных возбудителей для человека может быть следствием их эволюционной изменчивости. Эволюционная изменчивость вируса зависит от его хозяев: чем шире круг природных хозяев и область его распространения, тем выше скорость эволюции.

На основании полученных рядом авторов результатов молекулярно-генетического анализа для различных филовирусов определены время расхождения от общего предка, количество нуклеотидных замен за данный период и скорость эволюции. Возраст семейства Filoviridae составляет 10 тыс. 400 лет, диапазон скорости эволюции различных видов филовирусов колеблется от 0,46×10^-4 нуклеотидных замен в год (для вируса Эбола-Заир) до 8,21×10^-4 (для вируса Эбола-Рестон).

Рассмотрено влияние пространственных и временных факторов на молекулярную эволюцию вируса Эбола-Заир в ходе эпидемии заболевания в Западной Африке в 2013-2016 гг. Установлено отсутствие изменения скорости эволюции вируса Эбола в эпидемический и межэпидемический период.

Ключевые слова: филовирусы; вирус Марбург; вирус Эбола; геном; скорость эволюции; нуклеотидные замены; филогенетический анализ; метод Bayesian

Исследование вспышек филовирусных инфекций вы-явило наличие двух основных типов эволюционной изменчивости, первый из них является результатом первичного заболевания с последующим распространением эпидемии вследствие передачи от человека к человеку; второй тип - множественная интродукция с последующей передачей вируса от больных людей здоровым. Согласно недавно высказанной гипотезе [1], молекулярная эволюция филовирусов в результате первичного заболевания связана с фатальными адаптационными мутациями, во время трансмиссии от человека к человеку уровень проявления молекулярной эволюции связан главным образом с масштабом вспышки [2, 3].

Случаи филовирусных геморрагических лихорадок регистрируют начиная с 1967 г., однако анализ генетического разнообразия известных представителей семейства Filoviridae, включающего 6 различных родов [4-7], указывает на то, что филовирусы возникли намного раньше.

Место представителей родов Ebolavirus и Marburgvirus на филогенетическом древе семейства Filoviridae представлено на рис. 1.

Ранее считали, что предполагаемый возраст филовирусов варьирует от нескольких тысяч [8, 9] до сотен тысяч [10] и даже нескольких миллионов лет [11, 12]. Ученые, обосновывающие последний из перечисленных предполагаемых возрастов семейства Filoviridae, исходили из обнаружения интегрированных филовирусоподобных элементов в геномах рукокрылых, грызунов и сумчатых. Именно существование ортологичных филовирусоподобных элементов, общих для различных родов млекопитающих, срок расхождения которых оценивается десятками миллионов лет, позволило D.J. Taylor и соавт. [12] высказать предположение о том, что возраст семейства Filoviridae сопоставим с данным временным интервалом. Однако в дальнейших исследованиях высказанная авторами гипотеза подтверждения не получила. Интеграция генетического материала вирусов, не содержащих обратной транскриптазы, в геном хозяина представляется маловероятным событием.

Значительный разброс при оценках предполагаемого возраста возникновения филовирусов объясняется главным образом тем, что они опирались на результаты исследований по секвенированию геномной РНК филовирусов, ограниченные каким-либо одним участком генома [8, 13, 14].

В настоящее время принято считать, что общий для всех представителей семейства Filoviridae предок появился около 10 тыс. лет назад [15]. Вирусы, представляющие род Marburgvirus и вирус Эбола-Судан, произошли от общего предка примерно 700 и 850 лет назад соответственно [15]. Все остальные представители рода Ebolavirus, в том числе и недавно выявленный вирус Бомбали [16-19], имеют более позднее происхождение. Наиболее поздний общий предок вирусов Эбола-Заир и Эбола-Рестон существовал еще 55 лет назад, что свидетельствует об относительно недавнем разделении эволюционных ветвей происхождения этих представителей рода Ebolavirus [20, 21].

Для проведения филогенетического анализа представителей семейства Filoviridae S.A. Carroll и соавт. [15] провели детальный анализ 97 полногеномных нуклеотидных последовательностей, из которых 55 установлены после 2010 г. С помощью метода Bayesian авторы определили скорость эволюции и предполагаемое время происхождения филовирусов от общего предка. При проведении межспецифического анализа не были использованы вирусы Эбола-Тай Форест и Эбола-Бундибуджио, а также вирус Ллови, поскольку для каждого из них опубликовано только по одной последовательности. Эти вирусы, однако, были включены в общий анализ семейства Filoviridae.

Для анализа были использованы программы Clustal X [22] и MAFFT [23]. Для того чтобы избежать проведения мультипараметрического анализа, использовали HKY+G модель нуклеотидных замен. Модель селекции, основанная на анализе предельных вероятностей, определяли с помощью программы Tracer Version 1.5.

Параметры, используемые для проведения филогенетического анализа методом Bayesian для каждого филовируса, представлены в табл. 1.

Проанализированы 22 полногеномные последовательности вируса Эбола-Заир, полученные в середине и конце 1970-х гг. из вспышек в Демократической Республике Конго (ДРК): около Ямбуку - 3 образца в середине 1990-х гг., из Киквита - 3 образца, в 2007-2008 гг. около Луэбо - 9 образцов и 7 последовательностей были взяты из образцов, собранных в Габоне в середине 1990-х гг. и в 2002 г. Вспышки в Ямбуки и Киквите были результатом одиночной интродукции вируса в популяцию людей с последующим развитием нозокомиальной инфекции среди больных госпиталей, медицинских работников и членов их семей. Вспышки болезни, вызываемой вирусом Эбола в Габоне, характеризовались малым количеством вторичных случаев.

Генетическое разнообразие между штаммами вируса Эбола-Заир незначительное, максимальное различие между нуклеотидными последовательностями составляет 2,7%. У штаммов, выделенных в ходе одной вспышки, уровень различий еще ниже. Например, различия в нуклеотидных последовательностях изолятов, выделенных в Луэбо (ДРК) во время вспышки 2007-2008 гг., были менее 0,07%. Поскольку степень пространственного кластерирования очевидна в силу самой природы вспышек лихорадки Эбола у человека, существенно больший интерес представляли данные временного кластерирования. Установлено, что вирусы из ДРК попадают в 3 отдельных клада, первый из них представлен штаммами, выделенными в 1970‑х гг.; штаммы из двух других кладов являются родственными штаммам, выделенным в Габоне в течение тех же временных периодов, т.е. с 1994 по 1996 и с 2002 по 2008 г. Данные S.A. Carroll и соавт. [15], основанные на результатах полногеномного секвенирования, показывают, что все эти штаммы являются равноудаленными от общего предка (уровень дивергенции ≈2%). С помощью Bayesian анализа показано, что вирус Эбола-Заир произошел от общего для рода Ebolavirus предка около 1960 г.

Вирус Эбола-Судан впервые появился в Южном Судане в 1976 г. и повторно там же в 1979 г. Обе эпидемии были внутрибольничными, в 1976 г. было зарегистрировано 284 случая заболевания, 53% из них завершились летальным исходом. До 2000 г. повторного появления заболеваний, этиологическим агентом которых был вирус Эбола-Судан, зарегистрировано не было. В 2000 г. данный возбудитель вызвал вспышку в Гулу (Уганда), в ходе которой было зарегистрировано 425 случаев заболевания [15]. По вирусу Эбола-Судан проанализировано 5 полногеномных последовательностей, по одной из каждой вспышки [15].

Генетическое изучение изолятов, выделенных во время вспышки в Гулу, не выявило свидетельств эволюции вируса во время передачи от человека к человеку или между изолятами, выделенными в случаях, закончившихся выздоровлением или летальным исходом [24]. С 2000 г. вирус Эбола-Судан вызвал еще небольшую вспышку в Судане и единичный случай заболевания в Уганде. Результаты полногеномного секвенирования штаммов вируса Эбола-Судан, проведенные S.A. Carroll и соавт. [15], показали, что по сравнению с изолятами вируса Эбола-Заир изоляты вирус Эбола-Судан характеризуются существенно меньшей геномной вариабельностью. Это может являться следствием более ограниченного географического происхождения, все 5 вспышек зарегистрированы в районе, площадь которого не превышает 560 км², что, предположительно, отражает ограниченное распределение природного резервуара возбудителя.

Пространственный фактор имеет большее значение, чем временной, изоляты из Уганды формируют клад, отличающийся от изолятов, выделенных в Судане. Генетическое разнообразие изолятов, собранных в каждой стране, низкое (<0,4% для Судана и ≈0,6% для Уганды); для суданских изолятов высока вероятность того, что они остаются генетически стабильными на протяжении 30 лет. В целом вариабельность геномных последовательностей изолятов внутри вируса Эбола-Судан также низкая, максимальное количество нуклеотидных замен между изолятами из Судана, выделенными в 2004 г., и из Уганды, выделенными в 2011 г. - 5,2% [15, 25].

Скорость молекулярной эволюции вируса Эбола-Судан оценивается как 0,46×10^-4 нуклеотидных замен в соответствующей позиции в год. Этот показатель значительно ниже, чем для вируса Эбола-Заир; это может свидетельствовать о том, что вирус Эбола-Судан произошел от общего для рода Ebolavirus предка ранее вируса Эбола-Заир. Возможным объяснением является то, что у вида (в данном случае у вируса Эбола-Судан), возникшего ранее другого вида (вируса Эбола-Заир), больше вероятность пройти через так называемый эффект горлышка бутылки - сокращение генетического разнообразия популяции вследствие прохождения периода, во время которого по различным причинам происходит критическое уменьшение ее численности [26, 27].

Внутри вида Эбола-Судан разделение от общего предка произошло для штаммов из Судана приблизительно в 1932 г., а для штаммов из Уганды - приблизительно в 1912 г. Учитывая тесную географическую близость Северной Уганды и Южного Судана, были рассмотрены генетические различия между изолятами из этих 2 пограничных стран. Согласно этому анализу, вирус циркулировал сотни лет, отделение двух линий произошло примерно 100 лет назад вследствие неясных причин экологического характера. Возможно, эти линии сменили своих природных хозяев (либо различные виды, либо подвиды, либо географически разделенные популяции одного вида, изолированного друг от друга вследствие наличия природных барьеров) [15, 25].

Все известные эпизоотии, вызванные вирусом Эбола-Рестон, эпидемиологически связаны с Филиппинами. В 1989 г. зарегистрирована вспышка среди импортированных из Филиппин яванских макак в лаборатории г. Рестон. Вирус был высокопатогенен для животных, вызывая у них летальное заболевание, но у 4 лабораторных работников, контактировавших с животными, зарегистрирована бессимптомная инфекция [28].

В 2008 и 2009 гг. вирус Рестон выделен от свиней на Филиппинах. Было проанализировано 7 полногеномных последовательностей изолятов вируса Эбола-Рестон, выделенных во время вспышек на Филиппинах, 4 из них получены от свиней в 2008-2009 гг. [29]. Остальные последовательности изолятов выделены в ходе завозных вспышек заболевания у низших приматов в 1989 г. (Рестон, Пенсильвания, США) и в 1996 г. (Техас, США) [28].

У изолятов вируса Рестон, выделенных на Филиппинах, не установлено ни временное, ни пространственное кластерирование. Уровень генетической изменчивости между изолятами, выделенными в течение 1 года на одной ферме, составлял 0,079%, в то время как для изолятов другой фермы данный показатель составлял 4,5%. Так же как для вируса Эбола-Заир, для вируса Эбола-Рестон отмечена значительно более высокая скорость молекулярной эволюции (8,21×10^-4 нуклеотидов на позицию в год), чем для вируса Эбола-Судан (табл. 2). Штаммы вируса Эбола-Рестон произошли от общего предка примерно в 1979 г., за 10 лет до первой завозной вспышки, вызванной вирусом Эбола-Рестон. Возможно, что резервуаром вируса Эбола-Рестон являются не рукокрылые (как для вируса Эбола-Заир), а дикие свиньи; в то же время низшие приматы являются лишь промежуточным хозяином в ходе вспышек [30].

Исследовано 60 последовательностей вируса Марбург, выделенных из 48 изолятов от человека и из 12 изолятов от летучих мышей.

Вирус Марбург был впервые идентифицирован в 1967 г. от обезьян, завезенных в Европу из Уганды, а вирус Ravn был выделен от погибшего вследствие заболевания человека в 1987 г. [30-32].

Уровень генетической изменчивости между вирусами Марбург и Ravn составляет ≈20%. Несмотря на такой уровень различий по нуклеотидной и аминокислотной последовательностям, за исключением гликопротеина, уровень консервативности очень высок, т.е. можно считать, что эти вирусы относятся к одному виду.

Молекулярная скорость эволюции вирусов Марбург и Ravn оценивается как 5,67×10^-4 нуклеотидных замен на сайт в год, что сопоставимо с таковой для вирусов Эбола-Заир и Эбола-Рестон и много выше, чем у Эбола-Судан. Вирусы Марбург и Ravn произошли от общего предка приблизительно 700 лет назад, причем отделение вируса Ravn возникло примерно 60 лет назад, а отделение вируса Марбург - 200 лет назад. Для семейства Filoviridae (включая роды Ebolavirus, Marburgvirus и Cuevavirus) скорость эволюции оценивается равной 8,95×10^-4 (I₉₅ 0,94×10^-4-9,33×10^-4) нуклеотидных замен на сайт в год, что близко к скорости эволюции для вирусов Эбола-Заир и Эбола-Рестон [15].

Обобщенные данные по скорости молекулярной эволюции вирусов и времени происхождения от общего предка представлены в табл. 2. Наибольшая величина I₉₅ для скорости нуклеотидных замен составляет 2,2×10^-4 нуклеотидных замен в год, коэффициент корреляции между указанным параметрам и количеством замен со времени расхождения от общего предка составляет 0,89 [15].

С учетом зависимости зоонозных вирусов от популяции хозяина можно высказать предположение, о том, что с уменьшением количества (в силу тех или иных причин) чувствительных хозяев снижается размер вирусной популяции и, как следствие, происходит замедление скорости эволюции [14, 15, 21]. Альтернативная точка зрения в качестве одного из факторов, определяющих снижение скорости эволюции, рассматривает смену хозяина вируса в новом географическом регионе его обитания [20].

Из материалов, представленных в табл. 2, следует, что диапазон скорости эволюции различных видов филовирусов колеблется от 0,46×10^-4 нуклеотидных замен на сайт в год (для вируса Эбола-Судан) до 8,21×10^-4 (для вируса Эбола-Рестон). Возраст семейства Filoviridae (время отделения общего для семейства предка от другого семейства вирусов) составляет 10 400 (I₉₅ 6536-16244) лет, что соответствует окончанию последнего ледникового периода [15].

Филогенетическое древо для представителей родов Ebolavirus и Marburgvirus приведено на рис. 2. Сравнение геномов вирусов разного географического происхождения выполнено с помощью анализа Bayesian.

Рассмотренные данные имеют важное значение для понимания эволюции филовирусов в плане определения механизмов их выявления, патогенности и опасности для здравоохранения.

Особый интерес представляет оценка роли пространственных и временных факторов в молекулярной эволюции вируса Эбола в ходе эпидемии заболевания в Западной Африке в 2013-2016 гг.

Данная эпидемия началась с заболевания 2-летнего мальчика в декабре 2013 г. От этого случая пошло распространение вируса в Гвинее, Сьерра-Леоне и Либерии путем передачи от человека к человеку.

M.W. Carroll и соавт. [34] провели изучение генетической эволюции вируса Эбола во время данной эпидемии. С начала эпидемии до января 2015 г. включительно от заболевших выделены только 2 генетические линии вируса Эбола (А и В). Различий по уровню летальности заболевания среди больных, инфицированных штаммами, представляющими различные клады вируса Эбола, в ходе вспышки выявлено не было [35].

В линию А вошли 3 изолята вирусов, охарактеризованных S. Baize и соавт. [8]. Изоляты, относящиеся к линии А, были выделены в Гвинее с марта по июнь 2014 г., за исключением одной последовательности от 18 июня 2014 г. Последовательность генома вируса из Либерии (март 2014 г.) также входит в эту линию. С июля 2014 г. не получено новых геномных последовательностей, отнесенных к линии А. Этот клад, вероятно, представляет исходную генетическую линию из Гвинеи.

Линия В возникла не ранее мая-июня 2014 г. Она включает геномные последовательности, описанные ранее [22, 23]. В эту линию входят 2 кластера вируса из Сьерра-Леоне (SL1 и SL2), причем в каждый из этих кластеров могут быть включены полученные в то же время изоляты из Гвинеи и Либерии. Данные генотипирования дают основание утверждать, что генетическое расхождение этих изолятов произошло только в конце апреля 2014 г. После этого линия В вируса Эбола распространилась в Гвинее, Либерии и Сьерра-Леоне. Именно эта линия возбудителя вызвала наибольшее количество случаев заболевания [35].

Y.G. Tong и соавт. [36] проанализировали 175 полногеномных последовательностей вируса Эбола, выделенных из проб биологического материала, собранных в 5 регионах Сьерра-Леоне с 28 сентября по 11 ноября 2014 г. Необходимо отметить, что среди 3 африканских стран, которые затронула эпидемия 2013-2016 гг., в Сьерра-Леоне было зарегистрировано наибольшее число случаев заболевания (≈58% общего числа подтвержденных случаев заболевания, вызванных вирусом Эбола).

Филогенетический анализ установил, что скорость эволюции для вируса Эбола в ходе вспышки в Сьерра-Леоне составила 1,23×10^-3 замен на сайт в год (I₉₅ 1,04×10^-3-1,41×10^-3), т.е. данный показатель приближался к таковому, определенному в ходе предыдущих вспышек лихорадки Эбола. В ходе проводимых исследований в восточной части Сьерра-Леоне выявлен третий кластер линия (SL3), который затем эволюционировал в две основные линии (SL3.1 и SL3.2), впоследствии проникшие на запад страны. Большинство изолятов, собранных в Сьерра-Леоне с конца сентября по середину ноября, относится к линии SL3.2, меньшая часть - к линии SL3.1, при этом ни один из изолятов не относился к кластерам SL1 или SL2.

Изоляты, выделенные в указанный период, с помощью филогенетической топологии, разделены на 7 сублиний, 2 из которых отнесены к линии SL3.1 (SL3.1.1 и SL3.1.2) и 5 к сублинии SL3.2 (SL3.2.1-SL3.2.5). Однако это не свидетельствует о повышении уровня генетической изменчивости, поскольку средняя скорость эволюции вируса Эбола, определенная в ходе предыдущих вспышек, составила ≈1,00×10^-3 замен на сайт в год, что хорошо согласуется с результатами определения данного показателя в ходе вспышки в Сьерра-Леоне (1,23×10^-3, I₉₅ 1,04×10^-3-1,41×10^-3). Следовательно, средняя скорость эволюции вируса Эбола на протяжении последних десятилетий остается неизменной.

Проведено изучение характера нуклеотидных замен в исследованных 175 изолятах. Замены A7148G и A17445G были выявлены только в сублинии SL3.1.2, в то время как в сублинии SL3.4.2 выявлена специфическая замена T 5849 G. Замены T/G, которые возникли в 3’-концевом регионе гена NP (позиции генома 3008 и 3011), были специфичны для сублинии SL3.2.5. Замена T/C в позиции 14019 возникла во всех последовательностях кластера SL2 [24]. Во всех изолятах, выделенных с июня по ноябрь 2014 г., выявлены 7 ранее описанных замен в позициях 800, 1849, 6283, 8928, 10218, 15963, 17142. Эти замены включают 2 несинонимических замены Т на С в позиции 800 в гене NP и Т на С в позиции 6283 в гене GP, 4 синонимические замены и 1 замену в некодирующем регионе [34].

В 4 различных участках генома 6 штаммов, принадлежащих к 3 различным линиям, выявлены серийные замены Т на С, 2 из них произошли в кодирующем, а другие 2 - в некодирующем регионе генома. Возникновение механизма таких серийных замен Т на С и их возможное влияние на свойства возбудителя требуют дальнейшего изучения [35].

С помощью Bayesian анализа определена средняя скорость эволюции генома вируса Эбола, выделенного в ходе вспышки 2014 г. Она составила 1,42×10^-3 замен на сайт в год (I₉₅ 1,22×10^-3-1,62×10^-3) [34]. Эта величина меньше, чем определенная S.К. Gire и соавт. [29], но существенно выше, чем определенная для вируса Эбола-Заир во время вспышки 1976 г. (8,0×10^-4) [15]. Необходимо отметить, что в период между вспышками скорость отражает исключительно трансмиссию и эволюцию вируса, возникающую в природной среде без участия человека, поэтому данный показатель не может быть корректно сравнен с показателем, полученным в ходе эпидемий лихорадки Эбола. Поскольку не было выявлено свидетельств того, что изменение скорости эволюции в процессе эпидемии линейно связано с генетическими изменениями, различия данных по скорости эволюции, полученные S.К. Gire и соавт. [35] и M.W. Caroll и соавт. [15], отражают скорее методические различия при сборе данных, чем реальные изменения генома вируса.

Расчетная дата самого последнего общего предка вирусов, циркулирующих в ходе эпидемии в Западной Африке, - середина января 2014 г. (I₉₅: 12 декабря 2013 г. - 18 февраля 2014 г.) [34].

Поскольку имеется значительная генетическая дивергенция между представителями рода Ebolavirus, более низкий патогенный потенциал вируса Эбола-Судан (не говоря уже о вирусе Эбола-Рестон) по сравнению с вирусом Эбола-Заир может быть объяснен мутациями в вирусных белках, поскольку известно, что некоторые мутации вируса в генах структурных белков могут оказать влияние на вирулентность штаммов в пределах одного вида вируса [37].

Выравнивание последовательностей в секвенированной области гена GP (2174 п.н.) между штаммами Booue-96 и Mayinga-76 вируса Эбола-Заир показало только 36 нуклеотидных замен, приводящих к 15 аминокислотным изменениям. Большинство этих мутаций было локализовано в середине гена GP, в вариабельной области, которая является субтипоспецифической. В этой гипервариабельной области размером 180 нуклеотидов выявлено 14 нуклеотидных замен (включая 10 несинонимических) между штаммами Booue-96 и Mayinga-76. Почти 40% замен локализованы на участке, составляющем менее 9% последовательностей GP гена [38].

Уровень вариабельности гена NP вирусов Эбола-Заир и Эбола-Судан составляет около 30% по сравнению с 70% для гена GP. Максимальное количество нуклеотидных замен при сравнении гена белка NP вирусов Эбола-Заир и Эбола-Судан локализованы в основном в участке гена, кодирующем N-концевую часть белка NP. Нуклеотидные замены среди изолятов вируса Эбола-Заир не были локализованы в специфической области, но наблюдались на всем протяжении гена белка NP. Уровень вариабельности между штаммами Booue-96 и Габон-94 вируса Эбола-Заир составил 0,91% (18 нуклеотидных замен).

В результате проведенных исследований не выявлены различия в нуклеотидных последовательностях генов GP и NP среди изолятов, выделенных у погибших, выживших и пациентов без проявления клинических признаков лихорадки Эбола. Авторы идентифицировали только по одной синонимической замене в генах белков VP40 и VP24 между пациентами с симптомами и инфицированными пациентами, у которых заболевание протекало бессимптомно. Гены белков GP, NP, VP40 и VP24 изолятов вируса Эбола-Заир от трех категорий пациентов являются идентичными и предполагают, что инфицирующий агент во всех случаях был одним и тем же. Авторы делают вывод, что различия в клинической картине заболевания у людей не обусловлены вирусными мутациями [38].

M.W. Caroll и соавт. [15] провели оценку возможных аминокислотных замен в структурных белках вируса Эбола в ходе генетической изменчивости во время вспышки в Западной Африке. Проведено изучение 179 расчетных аминокислотных последовательностей изолятов, полученных с марта 2014 г. по январь 2015 г. Выявление аминокислотных замен проводили при сравнении с изолятами, выделенными в марте 2014 г. Во всех изолятах выявлены аминокислотные замены, свидетельствующие о несинонимических заменах нуклеотидов в геноме. Замены в структурных белках VP24, VP30 и VP40 были выявлены менее чем в 2% исследуемых образцов. Однако единственная аминокислотная замена в белке VP24 является следствием адаптации к новому хозяину и могла возникнуть вследствие взаимодействия с клетками хозяина [39]. В 15% исследованных изолятов выявлены аминокислотные замены в белках GP, VP35, NP и L. Например, в белке GP в 70,5% исследуемых изолятов выявлена замена аланина на валин по сравнению с референтным изолятом. Мутация в GP может быть следствием воздействия неспецифических средств защиты, относящихся к классу аномальных нуклеозидов и/или вакцин на репродуцировавшийся в организме больного вирус. Вариант вируса с данной мутацией должен быть оценен в серологических тестах, в частности в реакции нейтрализации с использованием в качестве диагностикумов моноклональных антител и сывороток от вакцинированных людей.

Одним из основных итогов анализа данных секвенирования геномных РНК вируса Эбола изолятов, выделенных в ходе эпидемии заболевания в Западной Африке в 2013-2016 гг., является вывод об отсутствии изменения скорости эволюции возбудителя в эпидемический и межэпидемический период, а появление новых линий вируса связано с резким увеличением числа случаев заболевания.

Таким образом, анализ влияния пространственных и временных факторов позволяет сделать вывод о том, что пространственные факторы оказывают большее влияние на молекулярную эволюцию филовирусов по сравнению с временными. Данное положение подтверждает уровень генетического родства изолятов вируса Эбола-Заир, выделенных в Заире (ДРК) в ходе вспышек 1976, 1995, 2008, 2014 и 2018 гг. Гораздо более высокий уровень различий прослеживается между изолятами, выделенными в 2014 г. в ДРК и Гвинее. Уровень идентичности изолята, выделенного в ДРК в 2014 г., и штамма Киквит вируса Эбола-Заир, выделенного в 1995 г., составлял 99,2%, в то время как с изолятами, выделенными в это время во время эпидемии в Западной Африке, этот показатель составил 96,8%. При этом доля несинонимических замен в общем количестве нуклеотидных замен при сравнении изолятов, выделенных в различных регионах (пространственный фактор), достоверно выше, чем при сравнении изолятов, выделенных в одном регионе в различное время (временной фактор) [34, 40-43].

Возможным объяснением преобладающего влияния на эволюцию временных факторов является смена резервуара вируса, имеющая место при задействовании пространственных факторов генетической эволюции. Приспособление возбудителя к новому резервуару и участие в процессе эволюции промежуточных хозяев происходят в том числе и при задействовании так называемых адаптивных мутаций.

Изменения в геноме, являющиеся следствием как пространственных, так и временных факторов, в большей степени затрагивают вариабельные участки генома (ген GP) по сравнению с консервативными (ген белка NP).

Для лучшего понимания тенденций генетической эволюции патогенных для человека филовирусов необходимо проведение генетического мониторинга изолятов из новых вспышек вызываемых ими заболеваний.

Литература

1. Должикова И.В., Щербинин Д.Н., Логунов Д.Ю., Гинцбург А.Л. Вирус Эбола (Filoviridae: Ebolavirus: Zaire ebolavirus): фатальные адаптационные мутации // Вопросы вирусологии. 2021. Т. 66, № 1. С. 7-16.
2. Rodriguez L.L., De Roo A., Guimard Y., Trappier S.G., Sanchez A., Bressler D. et al. Persistence and genetic stability of Ebola virus during the outbreak in Kikwit, Democratic Republic of the Congo, 1995 // J. Infect. Dis. 1999. Vol. 179, N 1. P. 170-176. DOI: https://doi.org/10.1086/514291
3. Towner J.S., Amman B.R., Sealy T.K., Carroll S.A., Comer J.A., Kemp A. et al. Isolation of genetically diverse Marburg viruses from Egyptian fruit bats // PLoS Pathog. 2009. Vol. 5, N 7. P. 1-9. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1000536
4. URL: https://www.ictv.org
5. URL: https://talk.ictvonline.org/ictv-reports/ictv_online_report/negative-sense-rna-viruses/w/filoviridae
6. Wang L., Shi Z., Yang X.-L., Kuhn J.H. Create one new genus including one new species in the mononegaviral family Filoviridae. ICTV. No. 2019.011M.
7. Yang X.-L., Tan C.W., Anderson D.E., Jiang R.-D., Li B., Zhang W. et al. Characterization of filovirus (Mengla virus) from Rousettus bats in China // Nat. Microbiol. 2019. URL: https://www.nature.com/articles/s1564-018-0328‑y DOI: https://doi.org/10.1038/s1564-018-0328‑y
8. Suzuki Y., Gojobori T. The origin and evolution of Ebola and Marburg viruses // Mol. Biol. Evol. 1997. Vol. 14, N 8. P. 800-806. DOI: https://doi.org/0.1093/oxfordjournals.molbev.a025820
9. Wertheim J.O., Kosakovsky Pond S.L. Purifying selection can obscure the ancient age of viral lineages // Mol. Biol. Evol. 2011. Vol. 28, N 12. P. 3355-3365. DOI: https://doi.org/10.1093/molbev/msr170
10. Negredo A., Palacios G., Vazquez-Moron S., Gonzalez F., Dopazo H., Molero F. et al. Discovery of an ebolavirus-like filovirus in Europe // PLoS Pathog. 2011. Vol. 7, N 10. P. 1-8. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1002304
11. Taylor D.J., Dittmar K., Ballinger M.J., Bruenn J.A. Evolutionary maintenance of filovirus-like genes in bat genomes // BMC Evol. Biol. 2011. Vol. 11. P. 336. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2148-11-336
12. Taylor D.J., Leach R.W., Bruenn J. Filoviruses are ancient and integrated into mammalian genomes // BMC Evol. Biol. 2010. Vol. 10. P. 193. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2148-10-193
13. Walsh P.D., Biek R., Real L.A. Wave-like spread of Ebola Zaire // PLoS Biol. 2005. Vol. 3, N 11. P. 1-8. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0030371
14. Wittmann T.J., Biek R., Hassanin A., Rouquet P., Reed P., Yaba P. et al. Isolates of Zaire ebolavirus from wild apes reveal genetic lineage and recombinants // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2007. Vol. 104, N 43. P. 17 123-17 127. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0704076104
15. Carroll S.A., Towner J.S., Sealy T.K., McMullan L.K., Khristova M.L., Burt F.J. et al. Molecular evolution of viruses of the family Filoviridae based on 97 whole-genome sequences // J. Virol. 2013. Vol. 87, N 5. P. 2608-2616. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.03118-12
16. Goldstein T., Anthony S.J., Gbakima A., Bird B.H., Bangura J., Tremeau-Bravard A. et al. The discovery of Bombali virus adds further support for bats as hosts of ebolaviruses // Nat. Microbiol. 2018. Vol. 3, N 10. P. 1084-1089. DOI: https://doi.org/10.1038/s41564-018-0227-2
17. Genus: Ebolavirus. International Committee on Taxonomy of Viruses. Retrieved 15 October 2019.
18. Forbes K.M., Webala P.W., Jääskeläinen A.J. et al. Bombali Ebola virus in Mops condylurus Bat, Kenya // Emerg. Infect. Dis. 2019. Vol. 25, N 5. DOI: https://doi.org/10.3201/eid2505.181666
19. New Ebola species is reported for first time in a decade. STAT. URL: https://statnews.com 27 July 2018. Retrieved 27 July 2018.
20. Biek R., Walsh P.D., Leroy E.M., Real L.A. Recent common ancestry of Ebola Zaire virus found in a bat reservoir // PLoS Pathog. 2006. Vol. 2, N 10. P. 1-2. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.ppat.0020090
21. Grard G., Biek R., Muyembe-Tamfum J.J., Fair J., Wolfe N., Formenty P. et al. Emergence of divergent Zaire Ebola virus strains in Democratic Republic of the Congo in 2007 and 2008 // J. Infect. Dis. 2011. Vol. 204, N 3. P. 776-784. DOI: https://doi.org/10.1093/infdis/jir364
22. Thompson J.D., Gibson T.J., Plewniak F., Jeanmougin F., Higgins D.G. The CLUSTAL_X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools // Nucleic Acids Res. 1997. Vol. 25, N 24. P. 4876-4882. DOI: https://doi.org/10.1093/nar/25.24.4876
23. Katoh K., Kuma K., Toh H., Miyata T. MAFFT version 5: improvement in accuracy of multiple sequence alignment // Nucleic Acids Res. 2005. Vol. 33, N 2. P. 511-518. DOI: https://10.1093/nar/gki198
24. Towner J.S., Rollin P.E., Bausch D.G., Sanchez A., Crary S.M., Vincent M. et al. Rapid diagnosis of Ebola hemorrhagic fever by reverse transcription-PCR in an outbreak setting and assessment of patient viral load as a predictor of outcome // J. Virol. 2004. Vol. 78, N 8. P. 4330-4341. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.78.8.4330-4341.2004
25. Duraffour S., Malvy D., Sissoko D. How to treat Ebolavirus infections? A lesson from the field // Curr. Opin. Virol. 2017. Vol. 24. P. 9-15. DOI: https://doi.org/10.1016/j.coviro.2017.03.003
26. Кайданов Л.З. Генетика популяций. Москва : Высшая школа, 1996. 320 с.
27. URL: https://doctorpiter.ru/articles/700106/
28. Centers for Disease Control and Prevention. Update: filovirus infections among persons with occupational exposure to nonhuman primates. 1997 [Электронный ресурс]. URL: http://www.cdc.gov/vhf/ebola/reston/nonhumanprimates
29. Miranda M.E.G., Miranda N.L.J. Reston ebolavirus in humans and animals in the Philippines: a review // J. Infect. Dis. 2011. Vol. 204. P. 757-760. DOI: https://doi.org/10.1093/infdis/jir296
30. Sanchez A., Geisbert T.W., Feldmann H. Filoviridae: Marburg and Ebola viruses // Fields Virology. 5th ed. / eds D.M. Knipe, P.M. Howley. Philadelphia, PA : Lippincott Williams & Wilkins, 2007: 1279-304.
31. Smith M.W. Field aspects of the Marburg virus outbreak: 1967 // Primate Suppl. 1982. Vol. 7. P. 11-15.
32. Towner J.S., Khristova M.L., Sealy T.K., Vincent M.J., Erickson B.R., Bawiec D.A. et al. Marburgvirus genomics and association with a large hemorrhagic fever outbreak in Angola // J. Virol. 2006. Vol. 80, N 13. P. 6497-6516. DOI: https://doi.org/10.1128/jvi.00069-06
33. Towner J.S., Sealy T.K., Khristova M.L., Albarino C.G., Conlan S., Reeder S.A. Newly discovered Ebola virus associated with hemorrhagic fever outbreak in Uganda // PLoS Pathog. 2008. Vol. 4, N 11. Article ID e1000212.
34. Carroll M.W., Matthews D.A., Hiscox J.A., Elmore M.J., Pollakis G., Rambaut A. et al. Temporal and spatial analysis of the 2014-2015 Ebola virus outbreak in West Africa // Nature. 2015. Vol. 524, N 7563. P. 97-101. DOI: https://doi.org/10.1038/nature14594
35. Gire S.K., Goba A., Andersen K.G., Sealfon R.S., Park D.J., Kanneh L. et al. Genomic surveillance elucidates Ebola virus origin and transmission during the 2014 outbreak // Science. 2014. Vol. 345, N 6202. P. 1369-1372. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1259657
36. Tong Y.G., Shi W.F., Liu D., Qian J., Liang L., Bo X.C. et al. Genetic diversity and evolutionary dynamics of Ebola virus in Sierra Leone // Nature. 2015. Vol. 524, N 7563. P. 93-96. DOI: https://doi.org/10.1038/nature14490
37. Факторы специфичности вирусов. Вирулентность вирусов. URL: https://meduniver.com/Medical/Microbiology/99.html
38. Leroy E.M., Baize S., Mavoungou E., Apetrey C. Sequence analysis of the GP, NP, VP40 and VP24 genes of Ebola virus isolated from deceases, surviving and asymptomatically infeсted individuals during the 1996 outbreak in Gabon: comparative studies and phylogenetic characterization // J. Gen. Virol. 2002. Vol. 83. P. 56-73. DOI: https://doi.org/10.1099/0022-1317-83-1-67
39. Mateo M., Carbonnelle C., Reynard O., Kolesnikova L., Nemirov K., Page A. et al. VP24 is a molecular determinant of Ebola virus associated with increasing pathogenicity // Genome Biol. 2014. Vol. 15, N 11. P. 540. DOI: https://doi.org/10.1186/preaccept-1724277741482641
40. Nanclares C., Kapetshi J., Lionetto F., de la Rosa O., Tamfun J.-J.M., Alia M. et al. Ebola virus disease, Democratic Republic of the Congo, 2014 // Emerg. Infect. Dis. 2016. Vol. 22, N 9. P. 9. DOI: https://doi.org/10.3201/eid2209.160354
41. Dudas S., Rambaut A. Phylogenetic analysis of Guinea EBOV 2014 Ebolavirus outbreak // PLoS Curr. 2014. Vol. 6.
42. Maganga G.D., Kapetshi J., Berthet N., Kebela Ilunga B., Kabange F., Mbala Kingebeni P. Ebola virus disease in the Democratic Republic of Congo // N. Engl. J. Med. 2014. Vol. 371, N 22. P. 2083-2091. DOI: https://doi.org/10.1056/NEJMoa1411099
43. Nikegasong J.N., Onyebujoh P. Response to the Ebola virus disease outbreak in DRC // Lancet. 2018. Vol. 391. P. 2395-2398. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(18)31326-6

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)