Образцы, взятые больше чем 10 лет назад от людей с необычно долгими инфекциями гриппа – и проанализированными недавно использующими современными методами упорядочивающего генома – показали определенные вирусные изменения, которые соответствовали глобальным тенденциям эволюции гриппа несколько лет спустя.Исследование, опубликованное в iLife журнала, прослеженном, как грипп развивался со временем у четырех человек, которые были особенно уязвимы для необычно тяжелых вирусных инфекций: пациенты пересадки костного мозга. Для людей со здоровыми иммунными системами типичная инфекция гриппа длится приблизительно неделю, заявил Центр Исследований рака Фреда Хатчинсона эволюционного биолога и докторанта Катерину Сюэ, первого автора на исследовании.
Так она и ее коллеги в Клетке, Сиэтл Детский Научно-исследовательский институт и Вашингтонский университет изучили вирусы, которые произошли от пациентов, которые получили пересадки и заразились тяжелыми инфекциями гриппа, которые продлились два или больше месяца.Эти четыре пациента были привлечены из группы почти из 500 получателей пересадки, которые участвовали в предыдущем исследовании во главе с исследователем инфекционного заболевания Фреда Хуча доктором Майклом Боекхом, также соавтором на этом исследовании.
То большое исследование начало в 2005 улучшать понимание об иногда разрушительном воздействии дыхательных вирусов в этой уязвимой группе населения – на самом деле, два из четырех пациентов, образцы которых были проанализированы в текущем исследовании, продолжали умирать от их инфекций.Знание, что вирус гриппа делает в единственном зараженном человеке, важно, Сюэ сказал, но трудно учиться, потому что типичная инфекция гриппа так коротка.
Большая часть исследования отслеживает, как вирус изменяется на глобальном, а не на отдельном уровне.«Мы знаем, что грипп изменяется действительно быстро, из года в год», сказал Сюэ, который является также студентом в научном отделе генома Вашингтонского университета. «Вся эта эволюция должна начаться где-нибудь. Это должно начаться с отдельных мутаций, которые возникают в людях, в то время как они больны».Ограниченные эволюционные варианты гриппа
Быстрая эволюция вируса гриппа – причина, нам нужна новая вакцина против гриппа каждый год. Через инфекции или вакцинацию, наши иммунные системы создают клеточные воспоминания о прошлых столкновениях гриппа, заставлять вирус видоизменить так ее может обойти ту свободную блокаду, чтобы продолжить заражать тех же самых людей год за годом, сказал Фред Хуч эволюционный биолог и ведущий автор на бумаге доктор Джесси Блум.
Но вирус ограничен в его эволюционном потенциале. Мутации происходят наугад, и большинство, которые неожиданно возникают, сломает или ослабит вирус; только горстка тех изменений позволяет гриппу проскальзывать мимо хорошо вооруженных иммунных систем.Исследователи использовали современную генетическую упорядочивающую технику, известную как глубокое упорядочивание, чтобы захватить полную генетическую информацию от тысяч различных вирусных частиц, содержавшихся в образце единственного пациента.
Они тогда следовали за вирусами, когда они изменились из недели в неделю во время долгих инфекций пациентов. Некоторые вирусные мутации прекратились, но некоторые «зафиксированные» в каждом пациенте, имея в виду напряжения, несущие ту мутацию в конечном счете, приняли всю популяцию вирусов в теле того человека. Когда мутация меры, который гарантирует следующему зараженному человеку, также получит тот конкретный штамм вируса гриппа.Когда они сначала начали свой анализ, они не ожидали находить, что общие черты между этими четырьмя пациентами, сказал Сюэ.
У их исследования была более общая цель: понять, как грипп развивается в отдельном человеке. Но они были удивлены найти, что некоторые из тех же самых мутаций зафиксировали больше чем в одном пациенте.
И они знали от исследования других команд, изучающего глобальную эволюцию гриппа, что некоторые из тех мутаций продолжат принимать международное население также, спустя годы после того, как напряжения зафиксировали в больных раком.Это не означает, что те же самые вирусные напряжения, которые позже охватили мир, получили свое начало в этих немногих пациентах, сказал Блум.
Скорее это указывает на несколько эволюционных путей, доступных, чтобы обойти иммунные системы людей.«Вирусы продолжают совершать нападки на относительно небольшое количество решений этой проблемы, с которой они сталкиваются», сказал Блум. «Мутации, которые [в конечном счете] распространяются во всем мире, подходят много раз».Что это взяло бы, чтобы построить прогноз гриппа?Исследователи думают, что эволюция гриппа больных раком предшествовала глобальным изменениям вируса на такое количество лет частично, потому что у этих четырех человек были такие долгие инфекции.
Со стандартной, недельной инфекцией у вируса есть меньше шанса развиться, потому что только несколько сотен вирусов из миллионов существующего в теле одного человека переданы следующему зараженному человеку, сказал Сюэ.Те короткие инфекции и то узкое место передачи приводят к «остановке и процессу начала эволюции», сказала она.
В действительности эволюция вируса может быть ускорена в пациентах с более длинными инфекциями.Но также возможно, что благоприятные вирусные мутации появляются у отдельных людей за годы до того, как они будут в состоянии принять популяцию всего мира вирусов. И та возможность намекает, что отдельные инфекции могли, однажды, использоваться, чтобы предсказать глобальную эволюцию гриппа.Предсказание мутаций, которые принимают мир, улучшило бы дизайн вакцины, сказал Сюэ.
В настоящее время исследователи связались со штаммами вируса гриппа выбора Всемирной организации здравоохранения, чтобы включать в вакцину каждого года приблизительно за 9 месяцев до следующих сезонных начал гриппа, позволив достаточное количество времени для производства вакцины. Это – сложный и хорошо исследуемый процесс, но это не всегда захватывает правильные напряжения в течение данного сезона гриппа. Методы, чтобы лучше предсказать, над которым вирусные напряжения будут доминировать каждый год, могли приводить к более эффективным вакцинам.Следующий шаг исследовательской группы должен понять, видят ли они эти ранние намеки глобальной вирусной эволюции у людей с инфекциями средней длины.
Это возьмет намного больше, чем всего четыре инфекции, сказал Сюэ. Но данные уже там, готовы быть проанализированными. Через контролирующие усилия WHO тысячи образцов гриппа взяты во всем мире каждый год, и, все больше и больше, те образцы проанализированы с теми же самыми глубокими упорядочивающими методами, которые позволили бы такие подробные анализы.
Уникальная группа четыреОбразцы, используемые в исследовании, не отражают типичную инфекцию гриппа – но они действительно подчеркивают важность лучшего понимания вируса.
Грипп может быть смертельным для пациентов с пересаженными органами. Поскольку их иммунные системы могут занять до года, чтобы оживиться после процедуры, те, кто подвергается пересадкам, особенно восприимчивы к легко переданному – и часто умеренный – инфекции как простуда и грипп.
Обычно, врачи не потрудились отслеживать и анализировать простуды и грипп у здоровых людей. Но в клиническом партнере по уходу Фреда Хуча Сиэтлский Союз Лечения Рака и много других онкологических центров, пациенты, которые снижаются с дыхательным вирусом, сопровождаются очень тщательно из-за опасности эти инфекции поза. Простуды и грипп могут привести к пневмонии и даже смерти во многих пациентах с пересаженными органами.
В оригинальном исследовании терпеливые волонтеры, кто все полученные пересадки в SCCA, пожертвовали еженедельные швабры от носа и рта столько, сколько их инфекции продлились. С согласием волонтеров дополнительный материал от тех образцов был сохранен в морозильниках Фреда Хуча – в случае, если это могло быть полезно для будущего исследования.«Мы невероятно благодарны, что эти люди, которые проходят действительно трудное лечение, все еще готовы участвовать в исследованиях», сказал Сюэ. «Оригинальное исследование проводилось 10 лет назад, и теперь, когда у нас есть новые методы, некоторые из этих оригинальных образцов приносят плоды способом, что мы никогда, возможно, не воображали».
Доктор Стивен Пергэм, создайте в соавторстве на исследовании и исследователе инфекционного заболевания Фреда Хуча и директоре по Профилактике Инфекции в SCCA, также подчеркнул вклады пациентов в это исследование. Понимание, как вирус затрагивает эту небольшую группу, привело к знанию, которое могло повлиять на любого в опасности от гриппа, сказал он.«Эти пациенты, которые вносят образцы, больше всего находятся в опасности для осложнений от гриппа», сказал Пергэм. «Это – реальное завещание пациентам, которые готовы сделать этот вид исследования».
Затем Сюэ и Цветок интересуются пониманием, как иммунные системы пациентов изменяются в ответ на развивающийся вирус. Они были бы в состоянии преследовать тот подход, используя образцы крови, пожертвованные теми же самыми пациентами, вирусные образцы которых они изучили.
Такое исследование могло заложить основу для лучших вариантов лечения для его пациентов в SCCA, сказал Пергэм.«Мы нуждаемся в новых лечениях; нам нужны лучшие возможности для терапии; нам нужны лучшие вакцины, чтобы препятствовать тому, чтобы пациенты заразились гриппом», сказал он. «Эта работа фундаментальной науки невероятно ценна».