Учёные выявили ключевые факторы, предсказывающие риск пандемий

Автор: Unsplash/CC0 Public Domain

Когда болезнетворный вирус или другой организм передаётся от одного вида к другому, в большинстве случаев инфекция затухает и исчезает. Однако в редких случаях заражение может привести к устойчивой передаче в новом виде-хозяине и вызвать пандемию. Например, учёные пристально следят за высокопатогенным птичьим гриппом H5N1, который был обнаружен у коров и людей. Но можно ли заранее предсказать, когда инфекции исчезнут сами по себе, а когда будут сохраняться?

Новое исследование, проведённое учёными из Университета Пенсильвании и Университета Миннесоты в Дулуте, выявило определённые характеристики, которые могут помочь предсказать, останется ли патоген в популяции. Понимание того, как распространяется вирус и что влияет на его распространение вскоре после перехода в новую популяцию, может предоставить информацию для предотвращения распространения новых заболеваний, заявила команда.

Исследование опубликовано в журнале PLOS Biology.

«Усилия по предотвращению пандемий в основном сосредоточены на выявлении следующего пандемического патогена, но это похоже на поиск иголки в стоге сена», — сказал Дэвид Кеннеди, доцент биологии в Университете Пенсильвании и старший автор статьи.

«Эта работа помогает нам понять, какие вспышки вызывают беспокойство, чтобы мы могли направить наши ресурсы общественного здравоохранения туда, где они необходимы для предотвращения и реагирования на возникновение заболеваний».

Согласно исследовательской группе, хотя пандемии чрезвычайно редки, события перехода вирусов между разными видами-хозяевами происходят постоянно. При таком большом количестве вирусной передачи учёным практически невозможно определить, на какие события перехода следует обращать внимание.

«Мы хотели узнать, можно ли измерить что-либо непосредственно после события перехода или существуют ли характеристики события перехода, которые предсказывали бы, будет ли вирус сохраняться в новой популяции или нет», — сказала Клара Шоу, ведущий автор исследования.

Исследователи изучали вирусный переход в модельной системе червей, что позволило команде изучить передачу заболеваний и их возникновение на популяционном уровне, а не у отдельных животных, пояснила Шоу. Они изучили восемь штаммов червей, принадлежащих к семи видам нематод Caenorhabditis, модельной системы для заболеваний, которая разделяет большое количество генов с человеком.

Чтобы вызвать событие перехода, червей подвергали воздействию вируса Orsay, нематодного вируса. Виды червей, оцененные в исследовании, по крайней мере частично восприимчивы к вирусу Orsay, но различаются по своей способности передавать его.

Популяции червей размножались и росли в течение от пяти до 13 дней. Затем исследователи перенесли 20 взрослых червей в новую, свободную от вирусов чашку Петри, где черви могли снова размножаться и расти. Они повторили этот процесс, перенося червей в новые чашки Петри до 10 раз или до тех пор, пока вирус больше не обнаруживался у червей.

Затем исследователи измерили конкретные черты популяции червей, оставшихся на исходной пластине: какая часть популяции заражена; сколько вируса внутри каждого заражённого червя; сколько вируса они выделяют; и насколько они восприимчивы к вирусу?

Используя математические модели, учёные изучили каждую черту индивидуально, а затем вместе, чтобы определить, связаны ли какие-либо характеристики с возникновением вируса по мере переноса червей на новые пластины.

Исследователи обнаружили, что динамика распространения вируса в течение нескольких дней после передачи важна для прогнозирования долгосрочного сохранения вируса. Например, три фактора были положительно коррелировали с тем, приживётся ли вирус в новой популяции хозяев — распространённость инфекции или доля подвергшейся воздействию популяции, которая заражена; выделение вируса или способность выпускать копии вируса в окружающую среду; и восприимчивость к инфекции или насколько хозяева уязвимы для вируса.

Распространённость инфекции и выделение вируса имели особое значение, заявили исследователи. Более половины различий в том, сохраняется ли вирус у червей, можно связать с этими характеристиками, обнаруженными на исходной пластине.

«Это означает, что эти ранние черты могут на самом деле рассказать нам довольно много о том, что произойдет в далёком будущем», — сказал Кеннеди.

Исследователи также обнаружили, что интенсивность инфекции или тяжесть заражения не предсказывает сохранение вируса.

Учёные планируют развивать эту работу. Далее они исследуют, как патогены адаптируются к новым хозяевам, чтобы понять эволюционные изменения, происходящие на генетическом уровне. Например, Кеннеди сказал, что они заинтересованы в понимании того, какие генетические изменения позволили патогену сохраниться и когда произошли эти изменения.

Больше информации: Early epidemiological characteristics explain the chance of population-level virus persistence following spillover events, PLOS Biology (2025). DOI: 10.1371/journal.pbio.3003315

Источник: Pennsylvania State University