После того, как в 2015 году в Бразилии и других странах Латинской Америки началась эпидемия лихорадки Зика, врачи обратили внимание на резкое повышение числа случаев микроцефалии у новорожденных. Связь болезни и патологии в развитии эмбриона представлялась высоковероятной, но все-таки на нее указывали лишь косвенные свидетельства. Теперь влияние вируса Зика на развитие эмбриона получило экспериментальное подтверждение. Создание модели развития болезни на лабораторных животных должно также облегчить поиски вакцины или других методов лечения.
Результаты исследований были опубликованы на этой неделе сразу в трех научных журналах: Cell, Cell Stem Cell и Nature. Ученые сумели продемонстрировать, как вирус замедляет рост плода в матке, вызывает повреждения головного мозга и дальнейшую гибель эмбриона. Впервые на лабораторных животных было показана связь вируса с микроцефалией. Если ранее ряд исследователей подозревал, что патология может быть вызвана сопутствующими факторами, например, применением инсектицидов, то теперь стало ясным, что вирус способен вызвать ее сам по себе.
Ранее ученые не могли исследовать развития вирусной лихорадки Зика на мышах, так как в их организме вирус вызывает выделение интерферонов – веществ, стимулирующих иммунные реакции. В лаборатории Майкла Даймонда (Michael Diamond) из Университета Вашингтона в Сент-Луисе решили эту проблему, создав самок мышей, у которых был отключен ключевой ген интерферона. В параллельном эксперименте использовались мыши, получавшие специальные антитела против интерферона. Для исследования использовали культуру вируса Зика, полученную от людей, которые переболели им во время эпидемии во Французской Полинезии. Его геном на 99 % совпадает с вирусом, вызвавшим нынешнюю эпидемию в Южной Америке. Опыты проводились на беременных самках. О полученных результатах Даймонд и его коллеги рассказали в журнале Cell.
Наибольший уровень вируса в крови оказался у мышей с отключенным геном интерферона. У них погибло большинство эмбрионов. Также ученые обнаружили, что в плаценте уровень вируса в тысячу раз выше, чем в крови организма, что подтверждает гипотезу об особо сильным воздействии вируса на плаценту, а через нее – и на кровь эмбриона. У мышей, в организм которых вводились антитела, все-таки сохранялось достаточное количество интерферона, чтобы контролировать инфекцию и позволить потомству выжить. Однако новорожденные мышата были маленького размера. В обеих группах мышей отмечены скопления вируса в головах эмбрионов. Майкл Даймонд полагает, что вирус повреждает эмбрион как непосредственно, так и воздействуя на плаценту. В последнем случае происходит уменьшение притока крови к плоду. Результаты, полученные Даймондом и его коллегами, подтверждают выводы предыдущих исследований, проделанных на клеточных культурах, о том, что вирус Зика инфицирует и повреждает клетки-предшественники нервных клеток человека. Микроцефалия в данном эксперименте не была обнаружена. По предположению Даймонда, это произошло по причине того, что исследователи инфицировали мышей на очень ранней стадии беременности.
В двух других исследованиях эксперименты закончились развитием у мышат микроцефалии. Их авторы не стали проводить манипуляции с мышами, чтобы сделать их более восприимчивыми к вирусу, а пошли другим путем. Ученые из Китайской академии наук, которыми руководил Чжихэн Сюй, ввели штамм вируса, изолированный на островах Самоа, непосредственно в мозг мышиных эмбрионов. Результаты их эксперимента опубликованы в журнале Cell Stem Cell. Журнал Nature напечатал статью бразильских ученых из Университета Сан-Паулу. Там группа, которую возглавляла Фернанда Кугола (Fernanda Cugola), использовала мышей, иммунитет которых был снижен по генетическим причинам. Они вводили в кровь мышей штамм вируса Зика, полученный уже непосредственно в Бразилии.
Оба исследования выявили нарушения развития, связанные с микроцефалией: утончения коры больших полушарий мозга и уменьшение его размера. Также в обоих случаях ученые подтвердили, что вирус инфицирует прогениторные клетки нервной ткани, выделенные у людей и у мышей.
В данный момент одновременно ведутся несколько экспериментов, которые должны продемонстрировать развитие болезни Зика на беременных обезьянах, что может послужить более точной моделью человеческой болезни. В связи с особой важностью исследования авторы из четырех лабораторий США размещают получаемые результаты на своих сайтах, не дожидаясь выхода официальной публикации в научном журнале. «Мы решили, что для блага всего сообщества информация должна быть доступна как можно более широко», – говорит Дэвид О’Коннор (David O’Connor), чья группа в Университете штата Висконсин наиболее продвинулась в изучении инфекции вируса Зика на беременных обезьянах.
Сейчас сотрудники университета наблюдают за течением беременности у самки макаки- резуса, которая перенесла инфекцию вирусом Зика. Прошло 50 дней, что составляет примерно половину полного срока беременности, и на опубликованных результатах УЗИ видно, что голова плода сравнительно мала. Однако сотрудники Дэвида О’Коннора говорят, что пока размеры головы не сильно отличаются от обычных для макак-резусов. Узнать результат наверняка можно будет только после кесарева сечения, которое позволит ученым получить плаценту (обычно макаки ее съедают). Как отмечает О’Коннор, инфицированные обезьяны не вполне отражают течение инфекции у людей, так что исследования, которые проводятся на мышах и обезьянах, дополняют друг друга.
