Почему вирус SARS-CoV-2 опустошил человечество во всем мире, а многие другие вирусы животных — нет? Используя червей-нематод в качестве модели, исследователи из штата Пенсильвания провели серию экспериментов для изучения факторов, влияющих на исходы заболеваний в результате распространения вируса. Они обнаружили, что вид хозяина влияет на то, будет ли вирус распространяться в новой популяции. Например, некоторые виды никогда не заражаются, в то время как другие заражаются и легко передают вирус другим особям этого вида.

«Патогены попадают в организм человека с несколько тревожной частотой, и было проведено множество потрясающих исследований, чтобы определить, где и когда распространение наиболее вероятно», — сказал Дэвид Кеннеди, доцент биологии. «Однако экспериментальное изучение распространения вируса в лаборатории, чтобы понять вероятность того, что вирус будет передаваться новому хозяину, является чрезвычайно сложной задачей, особенно с учетом репликации, необходимой для получения научной информации».

Клара Шоу, научный сотрудник с докторской степенью в Университете штата Пенсильвания, которая в январе приступит к работе в качестве доцента в Университете Миннесоты в Дулуте, отметила, что черви — это мощная экспериментальная система.

«Вы можете иметь всю популяцию хозяев в одной чашке Петри, и вы можете разместить 50 повторных популяций в пространстве размером с обувную коробку», — сказал Шоу. «Эта система червя-вируса может позволить провести тщательное исследование, необходимое для определения того, какие побочные эффекты могут стать следующим COVID-19, а какие менее опасны для здоровья человека и животных».

Для проведения своего исследования , которое было опубликовано 21 сентября в Proceedings of the Royal Society B , исследователи использовали виды червей-нематод из рода Caenorhabditis. Один из них -; Caenorhabditis elegans (С. elegans) -; обычно используется в других типах биологических экспериментов.

Чтобы сначала определить, будет ли род Caenorhabditis полезной системой для изучения экологии и эволюции скачков вируса-хозяина, команда изучила восприимчивость 44 видов Caenorhabditis к заражению вирусом Орсе, вирусом, который, как известно, заражает хорошо изученные C. .elegans, но документально не подтверждено, что он встречается у других видов. Они поместили небольшое количество вируса в чашки Петри, содержащие популяции различных видов Caenorhabditis, чтобы проверить, может ли вирус размножаться. Из 44 проверенных видов 14 видов были восприимчивы к вирусу Орсе.

Используя эти 14 видов восприимчивых червей, команда затем оценила, способны ли эти виды передавать вирус, пересадив подмножество червей, подвергшихся воздействию вируса, в свободную от вирусов среду обитания для размножения и потенциальной передачи вируса потомству. Этот процесс был повторен, чтобы определить, как долго вирус может сохраняться и может ли он сохраняться бесконечно.

«Мы показали, что в этом роде разные виды-хозяева продемонстрировали весь спектр возможных результатов после воздействия нового патогена», — сказал Кеннеди. «Некоторые так и не заразились; некоторые заразились, но не смогли передать вирус; некоторые заразились и передали вирус на таких низких уровнях, что патоген в конечном итоге вымер; а некоторые заразились и передали вирус достаточно хорошо, чтобы поддерживать вирус в течение неопределенного времени. … Это сырой материал, необходимый для ответа на вопрос, почему некоторые побочные эффекты приводят к скачкам хозяина и новым заболеваниям, в то время как другие просто исчезают сами по себе без какого-либо внешнего вмешательства».

В частности, команда обнаружила, что виды-хозяева более тесно связаны с C. elegans -; родной хозяин вируса — ; были более восприимчивы к инфекции, а хозяева, которые были тесно связаны друг с другом, имели более сходную восприимчивость независимо от их родства с C. elegans.

«Эти паттерны восприимчивости могут быть связаны с тем, что близкородственные хозяева, вероятно, имеют схожие рецепторы для прикрепления вирусов, сходную внутреннюю среду для перемещения вирусов и аналогичную защиту от вирусов», — сказал Шоу.

Кеннеди отметил, что без хорошей модельной системы для изучения распространения вируса было бы сложно понять, какие факторы способствуют возникновению новых эпидемий и как протекает эволюция новых патогенов.

Он сказал: «Эти черви можно использовать не только для изучения того, как экология влияет на распространение и появление, но и для лучшего понимания того, как и почему модели распространения и появления могут различаться у разных хозяев».

Национальный научный фонд поддержал это исследование.