Когда животные заражаются COVID-19 от людей, могут возникнуть новые варианты SARS-CoV-2 . Чтобы оценить это явление, междисциплинарная команда Колледжа ветеринарной медицины и биомедицинских наук систематически проанализировала типы мутаций, возникающие в вирусе после заражения кошек, собак, хорьков и хомяков.
Подтвержденные случаи COVID-19 у различных диких, зоопарковых и домашних животных демонстрируют межвидовую передачу, что для большинства вирусов является редкостью.
«В области коронавирусов SARS-CoV-2 имеет очень широкий видовой спектр», — сказала Лаура Башор, одна из первых авторов и докторант кафедры микробиологии, иммунологии и патологии. «Вообще говоря, многие типы вирусов не могут заразить другие виды животных, они эволюционировали, чтобы быть очень специфическими».
«Люди настолько подвержены воздействию множества различных животных, что позволило этому вирусу выявить множество различных видов», — сказал Эрик Ганье, первый автор, а ныне доцент кафедры экологии болезней диких животных Пенсильванского университета.
Глобальный охват и распространение вируса дали исследователям уникальную возможность изучить вирусную эволюцию SARS-CoV-2, в том числе в лаборатории заслуженного профессора университета Сью Вандевуд в Университете штата Колорадо.
Эти специалисты по передаче болезней диких и домашних кошек применили свой опыт в анализе последовательностей и изучении коллекции геномов к SARS-CoV-2. Исследование было недавно опубликовано в PNAS , официальном журнале Национальной академии наук.
Возникающие мутации
Исследователи лаборатории VandeWoude работали с доцентом Анджела Боско-Лаут и профессором Диком Боуэном из Департамента биомедицинских наук, которые использовали свой опыт моделирования животных для разработки теста на восприимчивость к SARS-CoV-2 у животных.
Также ключом к результатам был новый метод секвенирования вируса на разных этапах исследования, который теперь широко используется для обнаружения вариантов в человеческой популяции. Марк Стенглейн, доцент кафедры микробиологии, иммунологии и патологии, предоставил в рамках исследования вычислительные навыки для анализа последовательностей биологических молекул, известных как биоинформатика.
«Мы обнаружили, что произошла эволюция, мы наблюдали отбор вируса, и мы видели, что в геномной последовательности вируса возникло множество вариантов», — сказал Башор.
Чтобы предоставить достаточный вирусный материал для исследования, Боско-Лаут и Боуэн культивировали человеческий образец SARS-CoV-2 в клетках, выращенных в лаборатории. Башор и Гагн определили, что на каждом этапе этого процесса развивались множественные мутации, которые составляли большую долю генетической популяции.
Докторант Лаура Башор работает в лаборатории VandeWoude в Университете штата Колорадо. Предоставлено: Государственный университет Колорадо.
Затем вирус был введен четырем домашним видам, и образцы вируса были собраны из их носовых ходов после заражения.
«У животных варианты культур клеток вернулись обратно к исходному человеческому типу, что указывает на то, что, вероятно, происходит адаптация в той культуре клеток и среде, которая была выбрана для этих вариантов», — сказал Ганье.
Не все эти мутации в культуре клеток варианта SARS-CoV-2 переданы новым хозяевам. Вместо этого в вирусе, распространяемом живыми животными, возникли различные мутации.
Первоначальный образец вируса в исследовании был выделен в начале 2020 года. На протяжении всего исследования команда наблюдала мутации, которые с тех пор сформировали широко распространенные штаммы SARS-CoV-2 в человеческой популяции.
«Среди них было несколько, которые мы с тех пор наблюдали у людей в альфа-, бета- и дельта-вариантах», — сказала доктор Сью Вандевуд, старший автор. «Были определенные изменения генетического кода, имитирующие то, что другие ученые сообщали о людях».
Создание штамма внутри вида
Контактное воздействие между двумя кошками продемонстрировало, что вариант SARS-CoV-2 может передаваться с возможностью создания нового штамма внутри вида.
«То же самое мы видим и в людях», — сказал Боско-Лаут. «Хозяева, которые действительно хорошо адаптированы для поддержки инфекции SARS-CoV-2, также очень хорошо позволяют этим мутациям закрепляться и передаваться».
Будущее
Башор не ожидала изучения SARS-CoV-2, когда она приехала в CSU, чтобы начать учебу в докторантуре во время пандемии. Тем не менее, это предоставило уникальную возможность в качестве аспиранта приступить к реализации «действительно крутого и жизнеспособного проекта» в области экологии и эволюции болезней.
Ганье завершал свое постдокторское исследование межвидовой передачи ретровирусов кошек в лаборатории VandeWoude, когда команда начала исследование SARS-CoV-2. Став доцентом, он продолжил расследование распространения SARS-CoV-2 в рамках программы Wildlife Futures в Университете Пенсильвании.
- По словам Вандевуде, аспиранты и ученые, начинающие карьеру, такие как Башор и Ганье, внесли значительный вклад в исследования SARS-CoV-2.
- Команда продолжила свои исследования, чтобы сосредоточиться на кошках, поскольку они показали более высокую восприимчивость к распространению COVID-19 от людей и могут продуцировать варианты вируса и распространяться на других кошек.
- Башор начал анализировать последовательности генома SARS-CoV-2 у большого числа видов кошек по всему миру, включая тигров, львов и снежных барсов. Общедоступные данные об инфицированных кошках могут дать дополнительную информацию об адаптивности и изменчивости COVID-19 внутри и среди видов кошек.
Нет данных о передаче от кошек человеку. Но кошки по-прежнему восприимчивы ко всем вариантам COVID-19 в человеческой популяции.
Понимая эволюцию вирусов у кошек, исследовательская группа может найти ответы на вопрос: каково будущее SARS-CoV-2 для людей и животных?