«Эти результаты имеют важное значение для того, как мы думаем и разрабатываем новые терапевтические методы лечения ЦМВ», – сказал Тимоти Ф. Ковалик, доктор философии, доцент кафедры микробиологии и физиологических систем и старший автор исследования. "Хотя ЦМВ способен инфицировать самые разные органы по всему телу, существует значительное количество генетических изменений, которые происходят до того, как вирус сможет распространяться и эффективно реплицироваться в различных анатомических нишах. Если эти генетические изменения можно предотвратить, можно будет изолировать и заблокировать распространение ЦМВ."
ЦМВ – это повсеместный вирус, который поражает большую часть населения и может перемещаться по телу от органа к органу.
Инфекция обычно протекает бессимптомно у здоровых хозяев, но может вызывать тяжелые симптомы у пациентов с ослабленной иммунной системой, таких как реципиенты трансплантата органов, ВИЧ-инфицированные, новорожденные младенцы или плод во время беременности.
Врожденная ЦМВ-инфекция, передающаяся от беременной матери к плоду, является важной причиной врожденных дефектов и остается приоритетной задачей для разработки вакцины, согласно данным некоммерческой организации Institute of Medicine. По оценкам, 30 000 младенцев в год в США.S. диагностирована врожденная ЦМВ-инфекция, и почти у 20% наблюдаются стойкие неврологические эффекты, такие как потеря слуха или задержка развития.
Чтобы лучше понять, как ЦМВ развивается у плодов и новорожденных во время симптоматической врожденной инфекции, исследователи из UMMS и Медицинской школы Университета Миннесоты собрали образцы плазмы и мочи пяти врожденно инфицированных младенцев в течение первого года после рождения.
Используя секвенирование ДНК следующего поколения, Ковалик и его коллеги изучили разнообразие и изменения в последовательностях вирусной ДНК с течением времени и между органами. Хотя последовательности ДНК вирусов, взятые из образца того же типа (e.грамм. плазма) были похожи друг на друга, авторы исследования обнаружили резкие различия между последовательностями, собранными из вирусов в плазме и моче одного и того же младенца. Удивительно, но последовательности плазмы и мочи одного и того же младенца были такими же разными, как последовательности двух неродственных младенцев.
Эти результаты предполагают, что ЦМВ может развиваться очень быстро, так как различия между последовательностями плазмы и мочи, вероятно, произошли в короткий период между начальной, внутриутробной инфекцией и первым годом после рождения.
Однако механизм этого явления оставался неясным.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи использовали математическое моделирование и статистические выводы, чтобы выявить доказательства того, что узкие места и расширение популяции могут играть значительную роль в эволюции вируса после заражения. Характеризуется значительным сокращением вирусных копий с последующим быстрым отскоком, узкие места и расширение популяции могут привести к драматическим изменениям в последовательностях ДНК, в результате чего две связанные популяции быстро становятся несхожими. В случае ЦМВ-инфекции это явление, по-видимому, совпало с перемещением вируса от матери к плоду, а затем из плазмы в почки.
Модель также предполагает, что время первоначального инфицирования плода у пациенток приходилось на гестационный возраст от 13 до 18 недель, в то время как распространение вируса из плазмы крови в почки произошло примерно на 11 недель позже. «Это время, – сказал Ковалик, – может предоставить важное окно для лечения ЦМВ, когда он наиболее уязвим и до того, как он сможет развиваться и распространяться."
Дополнительное исследование показало, что естественный отбор, процесс, благодаря которому определенные полезные биологические признаки становятся более распространенными, приводит к тому, что до 20 процентов вирусных генов меняются по мере того, как вирус перемещается из одной биологической ниши в другую. «Неудивительно, что гены, на которые воздействует этот процесс отбора, влияют на несколько вирусных функций, участвующих в распространении, включая репликацию вируса в разных типах клеток и уклонение от иммунного ответа хозяина, и необходимы, чтобы позволить вирусу перемещаться и эффективно реплицироваться в разных органах. , – сказал ведущий автор исследования Николас Рензетт, доктор философии, научный сотрудник UMMS.
Это новое понимание того, как ЦМВ адаптируется и развивается после заражения, дает исследователям потенциальные цели для лечения болезни, сказал Ковалик. «Эта работа показывает, что инфекция ЦМВ распространяется в течение относительно небольшого периода во время беременности, что дает возможность для профилактического лечения», – сказал он. "Кроме того, задержка между первоначальным инфицированием плода и его распространением в почки может стать окном для остановки распространения вируса по организму, тем самым предотвращая симптомы инфекции, такие как потеря слуха."
Следующим шагом Рензетт, Ковалика и его коллег является определение того, какие генетические изменения, связанные с иммунным ответом на инфекцию, могут быть изменены для потенциальных методов лечения.