Țesutul uman conservat din primul Război Mondial dă noi indicii despre pandemia din 1918

La 27 iunie 1918, doi tineri soldați germani – unul în vârstă de 18 ani, celălalt 17 ani – au murit la Berlin din cauza unei noi tulpini de gripă care a apărut la începutul acelui an. Plămânii lor au ajuns în colecția Muzeului de Istorie Medicală din Berlin, unde s-au ”odihnit”, fixați în formalină, timp de 100 de ani. Acum, cercetătorii au reușit să secvențeze părți mari ale virusului care a infectat cei doi bărbați, dând o privire în primele zile ale celei mai devastatoare pandemii din secolul al XX-lea. Genomii parțiali dețin câteva indicii tentante pe care tulpina infamă a gripei le-ar fi putut adapta la oameni între primul și al doilea val al pandemiei. Cercetătorii au reușit, de asemenea, să secvențeze un întreg genom al agentului patogen de la o tânără care a murit la München într-o perioadă necunoscută din 1918. Este doar al treilea genom complet al virusului care a provocat acea pandemie și primul din afara Americii de Nord, autorii scriu într-o preimprimare postată pe bioRxiv. „Este o muncă absolut fantastică”, spune Hendrik Poinar, care conduce un laborator de ADN antic la Universitatea McMaster.

„Cercetătorii au făcut din reînvierea virusurilor ARN din materialul de arhivă un obiectiv realizabil. Nu cu mult timp în urmă acest lucru a fost, ca multe lucrări antice de ADN, o fantezie ”. Secvențierea genomilor virali a devenit rutină. În pandemia de coronavirus în curs de desfășurare, cercetătorii au adunat o bază de date de peste 1 milion de genomi ai SARS-CoV-2, permițându-le să urmărească variantele care apar și se răspândesc în timp ce cele vechi dispar. Dar există puține secvențe ale virusului gripal H1N1 care au provocat pandemia din 1918-19. La începutul anilor 2000, oamenii de știință din Statele Unite au strâns minuțios un genom din probele luate din corpul unei femei îngropate și conservate în pământul înghețat din Alaska. Și în 2013, au prezentat un al doilea genom, cauzat de o moarte gripală din SUA, eliminat din țesutul autopsiei care fusese conservat în formalină la Institutul de Patologie al Forțelor Armate. Ambele studii au fost eforturi costisitoare și costisitoare pe care puțini oameni au încercat să le imite, spune virusologul Angela Rasmussen de la Organizația de cercetare a vaccinurilor și bolilor infecțioase de la Universitatea din Saskatchewan. Urmărirea eșantioanelor de țesut arhivate este în sine o provocare, spune biologul evoluționist Michael Worobey de la Universitatea din Arizona, co-autor al noii preimprimări. „Totul este să găsești mostre”, spune Worobey. „Grupul nostru a parcurs o mulțime de locații diferite și sunt greu de găsit”. Biologul evolutiv Sébastien Calvignac-Spencer de la Institutul Robert Koch și colegii săi au investigat acum 13 probe de țesut pulmonar din anii 1900 și 1931 care se aflau în muzeul medical din Berlin și într-o colecție din Viena. Au găsit bucăți de ARN din virusul gripal în trei dintre ele, toate datând din 1918. (La fel ca SARS-CoV-2, genomul virusului gripal este compus din ARN, nu ADN.) Deși ARN-ul a fost descompus în fragmente mici , au fost destui pentru a reconstrui întregul genom al virusului de la femeia care avea doar 17 ani și aproape 90% și respectiv 60% din virusul care a ucis cei doi soldați.

Secvențierea materialului genetic din țesutul fixat în formalină este încă mai dificilă decât în ​​cazul altor tipuri de specimene, spune Calvignac-Spencer. „Dar nu este genul de muncă imposibilă pe care am crezut-o cândva că este”. Genomii parțiali ai celor doi soldați provin din primul val mai ușor al pandemiei, care a fost urmat de unul mai sever, care a măturat lumea în toamna anului 1918. Oamenii de știință au speculat că virusul s-a originat la păsări și s-a adaptat mai bine la oameni între primul și al doilea val. O modalitate în care acest lucru s-ar putea întâmpla este dacă gena hemaglutininei, o proteină importantă de pe suprafața virusului, a suferit o mutație de schimb de aminoacizi care a înlocuit o anumită glicină, mai des observată în virusurile gripei aviare, cu un acid aspartic, care este mai caracteristică virusurilor umane. Ambele secvențe germane au purtat un acid aspartic în poziție, ceea ce face ca scenariul să fie puțin probabil. Cercetătorii au găsit un indiciu evolutiv în gena pentru nucleoproteina virusului, o proteină structurală care ajută la determinarea speciilor pe care le poate infecta virusul. Tulpinile de gripă raportate anterior din 1918, ambele de la sfârșitul pandemiei, au două mutații în această genă care ajută gripa să evite apărarea antivirală înnăscută a corpului uman; secvențele soldaților germani erau mai asemănătoare păsărilor. „Ar putea fi un semn că virusul evoluează pentru a evita mai bine răspunsul imun al omului în primele luni ale pandemiei”, spune Calvignac-Spencer. Tulpina de gripă a femeii din München a purtat, de asemenea, versiunea mai asemănătoare cu a păsărilor a nucleoproteinei, dar având în vedere data incertă a morții, nu se poate concluziona nimic despre evoluția tulpinii. Cu toate acestea, genomul complet al femeilor a dat alte indicii.

Cercetătorii și-au folosit genele pentru a reînvia complexul polimerazic al virusului, o mașinărie formată din trei proteine ​​care împreună copiază genomul agentului patogen. Experimentele, au descoperit, complexul din tulpina de la München a fost aproximativ la jumătate la fel de activ ca complexul polimerazei din tulpina din Alaska. (Studiul nu a pus probleme de siguranță, deoarece echipa nu a reconstituit întregul virus.) Extrapolarea de la studiile din placa Petri la infecțiile umane este dificilă, spune Poinar. Totuși, „Faptul că puteți testa, in vitro, efectele unei tulpini„ dispărute ”are implicații uriașe în înțelegerea evoluției virulenței și a posibilelor contramăsuri în cazul în care întâlnim o altă epidemie de gripă. Lucrarea arată, de asemenea, că arhivele patologiei sunt „găuri de comori” care pot produce încă mai multe informații despre pandemia din 1918, Rasmussen spune: „Dacă ultimele 18 luni au demonstrat ceva, ar fi bine să ne amintim lecțiile pandemiilor din trecut ca încercăm să prevenim viitoarele. ”

Sursa: sciencemag.org