Как коронавирус перешел от летучих мышей к человеку

Новое исследование под руководством Института Пирбрайта выявило ключевые генетические изменения SARS-CoV-2 — вируса, вызывающего COVID-19, — которые могут быть ответственными за переход от летучих мышей к человеку, и установило, у каких животных есть клеточные рецепторы, которые позволяют вирусу наиболее эффективно проникать в их клетки.

Выявленные генетические адаптации были аналогичны тем, которые были произведены SARS-CoV, вызвавшим эпидемию SARS в 2002-2003 годах, когда он адаптировался от летучих мышей для заражения людей.

Это предполагает, что может существовать общий механизм, с помощью которого данное семейство вирусов мутирует, чтобы перейти от животных к людям. Новое понимание может быть использовано в будущих исследованиях для выявления циркулирующих среди животных вирусов, которые могут адаптироваться к заражению людей (известные как зоонозы) и которые потенциально представляют угрозу пандемии.

«В этом исследовании использовалась неинфекционная, безопасная платформа для изучения того, как спайковые изменения белка влияют на проникновение вируса в клетки различных диких животных, домашнего скота и домашних животных. Нам необходимо будет продолжать внимательно следить за тем, как появляются дополнительные варианты SARS-CoV-2 в ближайшие месяцы», — сказал доктор Стивен Грэм из отделения патологии Кембриджского университета, принимавший участие в исследовании.

Во время эпидемии атипичной пневмонии 2002–2003 годов ученым удалось идентифицировать близкородственные изоляты как у летучих мышей, так и у циветт, у которых вирус, как считается, адаптировался для заражения людей.

Однако во время текущей вспышки COVID-19 ученые еще не знают «личность» промежуточного хозяина и не имеют аналогичных образцов для анализа. Но у них есть последовательность родственного коронавируса летучих мышей под названием RaTG13, который на 96 процентов похож на геном SARS-CoV-2. Новое исследование сравнило белки-шипы обоих вирусов и выявило несколько важных различий.

SARS-CoV-2 и другие коронавирусы используют свои спайковые белки для проникновения в клетки путем связывания с их поверхностными рецепторами, например ACE2. Подобно замку и ключу, белок-спайк должен иметь правильную форму, чтобы соответствовать рецепторам клетки, но рецепторы каждого животного имеют немного другую форму, что означает, что белок-спайк связывается с одними лучше, чем с другими.

Чтобы проверить, участвуют ли эти различия между SARS-CoV-2 и RaTG13 в адаптации SARS-CoV-2 к человеку, ученые поменяли местами эти области и исследовали, насколько хорошо эти результирующие белки связывают человеческие рецепторы ACE2, используя метод, который не позволяет вовлекают использование живого вируса.

Результаты, опубликованные в журнале PLOS Biology, показали, что шипы SARS-CoV-2, содержащие области RaTG13, не могут эффективно связываться с рецепторами ACE2 человека, в то время как шипы RaTG13, содержащие области SARS-CoV-2, могут более эффективно связываться с рецепторами человека, хотя не на том же уровне, что и у неотредактированного спайкового белка SARS-CoV-2. Это потенциально указывает на то, что аналогичные изменения в шиповом белке SARS-CoV-2 происходили исторически, что, возможно, сыграло ключевую роль в том, чтобы позволить вирусу преодолеть видовой барьер.

Исследователи также изучили, может ли спайковый белок SARS-CoV-2 связываться с рецепторами ACE2 22 разных животных, чтобы выяснить, какие из них, если таковые имеются, могут быть восприимчивы к инфекции.

Они продемонстрировали, что рецепторы летучих мышей и птиц наиболее слабо взаимодействуют с SARS-CoV-2. Отсутствие связывания с рецепторами летучих мышей добавляет вес доказательству того, что SARS-CoV-2, вероятно, адаптировал свой спайковый белок, когда он перепрыгнул с летучих мышей на людей, возможно, через промежуточного хозяина.

Рецепторы ACE2 собак, кошек и крупного рогатого скота были идентифицированы как самые сильно взаимодействующие с белком шипа SARS-CoV-2. Эффективное проникновение в клетки может означать, что инфекция может быть более легко установлена ​​у этих животных, хотя связывание рецептора — это только первый шаг в передаче вируса между различными видами животных.

«Как мы видели в прошлогодних вспышках на датских норковых фермах, важно понимать, какие животные могут быть инфицированы SARS-CoV-2 и как мутации в вирусном шиповом белке изменяют его способность заражать различные виды», — говорят ученые.

Восприимчивость животного к инфекции и его последующая способность заражать других зависят от ряда факторов, включая способность SARS-CoV-2 реплицироваться внутри клеток и способность животного бороться с вирусом. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, могут ли домашний скот и домашние животные быть восприимчивыми к инфекции COVID-19 от людей и выступать в качестве резервуаров для этого заболевания.