Новости и мнения

Жизнь Вирусов

Ученые разрабатывают тест на основе антител, который может создать полную «вирусную историю» человека всего одной каплей крови.

Прошлым летом специалист по инфекционным заболеваниям Грегори Польша видел пациента в клинике Майо в Рочестере, штат Миннесота, у которого была температура, сыпь, почечная недостаточность и, несмотря на посещение нескольких врачей, диагноз не был установлен. Только после нескольких часов разговоров с пациентом и изучения истории болезни и путешествий Польша могла поставить потенциальный диагноз. Чтобы проверить свою теорию, он должен был отправить образец сыворотки исследователям из Центров США по контролю и профилактике заболеваний в Атланте, которые подтвердили, что у его пациента была чикунгунья .

Подобные ситуации, как объяснила Польша, не редкость. «Я не могу сказать вам, сколько раз мы не знаем, что происходит», – сказал он. Когда тесты для всех обычных подозреваемых возвращаются к отрицательным результатам, трудно понять, что делать дальше. Кроме того, добавил он, некоторые возбудители болезней встречаются редко. «Есть вирусы, названия которых я знаю, но я никогда не видел эту болезнь».

Благодаря методу, описанному сегодня (4 июня) в Science , в скором времени станет возможным тестировать пациентов на предмет предыдущих воздействий всех вирусов человека-тропика одновременно. Вирусолог Стивен Элледж из Гарвардской медицинской школы и Бригамской и женской больниц в Бостоне и его коллеги создали такой тест, названный «VirScan», на основе системы отображения на основе бактериофагов, которую они разработали в 2011 году. Ученые запрограммировали каждый фаг для выражения уникального вирусный пептид, совместно продуцирующий около 100 пептидов от каждого из 206 известных человеческих тропических вирусных видов.

Команда объединила фаг с сывороткой, собранной у 569 доноров в США, Таиланде, Перу и Южной Африке, что позволило антителам в каждом образце связывать свои целевые пептиды. Затем исследователи выделили комплексы антитело-пептид-фаг, собрали и секвенировали ДНК внутри каждого из них. Последовательности, которые могут быть прочитаны миллионами за один раз, представляют собой пептиды, распознаваемые антителами, показывая, какие вирусы иммунная система данного донора ранее видела.

«Это намного выше того, что у нас было раньше в отношении реакции человеческого антитела на вирусы», – сказала Кристин Уайли , микробиолог из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, которая не участвовала в работе.

Ученые, такие как Уайли, годами каталогизировали вирусы, живущие на людях и на людях, обычно путем поиска последовательностей вирусной ДНК и РНК в крови и тканях. «Здоровые люди несут много вирусов, бессимптомно», сказала она. Знание предыдущих вирусных воздействий может улучшить медицинское обслуживание. Например, полезно знать, несет ли пациент, собирающийся начать химиотерапию, скрытый вирус, который может вспыхнуть во время лечения.

Однако обнаружение вируса по наличию его генов зависит от наличия вируса на достаточно высоком уровне и в легко доступных жидкостях или тканях. Измерение антител, вырабатываемых в ответ на вирусы, позволяет обнаружить инфекцию спустя недели или десятилетия, используя только сыворотку крови. Но этот подход обычно ограничивается тестированием на антитела против одного вируса за раз. Согласно Польше, тестирование на многие вирусы одновременно слишком дорого и требует слишком большого количества крови, чтобы быть обычно выполнимым.

VirScan требуется всего одна капля крови и, примерно, за 25 долларов США, проверяет наличие антител против 206 вирусов, охватывающих 1000 штаммов. Используя эту технику, команда Элледжа определила высокий уровень воздействия распространенных вирусов, таких как вирус Эпштейна-Барра (обнаружен у 87 процентов взрослых доноров, прошедших скрининг) и риновирус (обнаружен у 70 процентов), многие из которых, по словам Уайли, соответствуют показателям и другие видели в бессимптомных взрослых.

Некоторые вирусы обнаружились на более низких частотах, чем ожидалось. Например, грипп, по-видимому, поражает только 53% доноров, а ветряная оспа – всего 24%. Элледж отметил, что эти, по-видимому, низкие показатели могут быть результатом потенциального ограничения теста: 56 аминокислотных пептидов, используемых для VirScan, могли быть слишком короткими, чтобы привлекать антитела, которые связывают только более длинные промежутки свернутых пептидов, называемые конформационными эпитопами. Несмотря на это, команда обнаружила ответы антител против 4406 уникальных эпитопов, большинство из которых не было зарегистрировано в базе данных иммунных эпитопов .

Неожиданно, у каждого из отобранных людей был сильный ответ на три или меньше пептидов на вирус, что делало эти пептиды иммунодоминантными. Хотя иммунодоминантные пептиды не всегда являются лучшими вакцинами, Элледж отметил, что они все еще могут быть полезны для разработки вакцин. «Возможно, вы сможете использовать уже существующие иммунные реакции и использовать их в своих интересах», – сказал он.

По словам Элледжа, улучшения в VirScan – такие как включение конформационных эпитопов и снижение перекрестной реактивности между вирусами со сходными белками – находятся в разработке. В дальнейшем команда хотела бы расширить свой подход к скринингу на наличие других патогенных микроорганизмов, таких как бактерии, и использовать VirScan для поиска корреляции между вирусными инфекциями и хроническими состояниями, такими как аутоиммунные заболевания.

В конце концов, Польша видит место для VirScan в клинике. «Они достигли реального прогресса в том, что можно было бы считать несбыточной мечтой», – сказал он. «Если они могут усовершенствовать это и продвинуть это вперед, это изменит все».

GJ Xu, et al. «Комплексное серологическое профилирование популяций человека с использованием синтетического человеческого вирома», Science , 348: 1106-1114, 2015.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *