Первое обнаружение вирусов гриппа А субтипов H1N1 и H3N8 в Антарктическом регионе: о. Кинг-Джордж, 2023 год

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Вирус гриппа типа «А» (далее ‒ вирус гриппа А) относится к семейству Orthomyxoviridae и характеризуется сегментированным одноцепочечным РНК-геномом. Такая организация генома вируса обусловливает возможность реассортации, которая может приводить к появлению новых вариантов вируса. Основным естественным резервуаром большинства субтипов вируса гриппа A являются дикие водоплавающие птицы. Сезонные миграции собирают водоплавающих птиц со всех основных миграционных путей в районы гнездования около Северного и Южного полярных кругов. Это делает возможным межконтинентальное распространение субтипов вируса гриппа А. Наблюдение за развитием птичьего гриппа, особенно на территориях, ранее изолированных от человеческой деятельности, каким является Антарктический регион, имеет большое значение.

Цель исследования ‒ проведение молекулярно-генетического мониторинга и изучение филогенетических связей вариантов вируса гриппа А, циркулирующего на территории Антарктики в 2023 г.

Материалы и методы. Исследовали 84 образца биологического материала, полученного от птиц и морских млекопитающих в апреле–мае 2023 г. на прибрежных территориях Антарктики. Для 3 образцов проводили секвенирование на платформе Miseq, Illumina и филогенетический анализ полученных нуклеотидных последовательностей геномов вируса гриппа А.

Результаты. Подтверждена циркуляция птичьего гриппа в Антарктическом регионе. Выявлена гетерогенность пула циркулировавших вариантов вируса гриппа А (H3N8, H1N1). Секвенированы полноразмерные геномы вируса птичьего гриппа и размещены в открытой базе данных GISAID, что дополняет глобальную картину эволюционной изменчивости вирусов гриппа в мире (EPI_ISL_19032103, 19174530, 19174467).

Заключение. Изучение генетического разнообразия циркулирующих в полярных регионах Земли вирусов гриппа А и выявление присущих им условий возникновения новых генетических вариантов имеет важное теоретическое значение с научной точки зрения и является актуальной задачей для разработки мер по предотвращению биологических угроз.

Об авторах

Олеся Викторовна Охлопкова

ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Роспотребнадзора; ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины»

Автор, ответственный за переписку.
Email: ohlopkova.lesia@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8214-7828

канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной фармакологии отдела молекулярной диагностики и эпидемиологии, Научно-исследовательский институт вирусологии

Россия, 111123, г. Москва; 630060, г. Новосибирск

Артемий Евгеньевич Гончаров

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»; ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России

Email: phage1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5206-6656

д-р мед. наук, заведующий лабораторией функциональной геномики и протеомики микроорганизмов; профессор кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии

Россия, 197022, г. Санкт-Петербург; 191015, г. Санкт-Петербург

Батырбек Исмелович Асланов

ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Минздрава России

Email: Batyrbek.Aslanov@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6890-8096

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии

Россия, 191015, г. Санкт-Петербург

Артём Викторович Фадеев

ФГБУ Научно-исследовательский институт гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России

Email: artem.fadeev@influenza.spb.ru
ORCID iD: 0000-0003-3558-3261

старший научный сотрудник лаборатории молекулярной вирусологии

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург

Юрий Николаевич Давидюк

ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»

Email: JNDavidjuk@kpfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4409-2942

канд. биол. наук, старший научный сотрудник Института фундаментальной медицины и биологии

Россия, 420008, г. Казань

Алексей Дмитриевич Мошкин

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины»

Email: alex.moshkin727@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1182-8247

младший научный сотрудник НИИ вирусологии

Россия, 630060, г. Новосибирск

Кристина Александровна Столбунова

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины»

Email: kristina.sunwo@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3376-945X

младший научный сотрудник НИИ вирусологии

Россия, 630060, г. Новосибирск

Марина Алексеевна Степанюк

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины»

Email: stepanunya1996@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-2658-7746

младший научный сотрудник НИИ вирусологии

Россия, 630060, г. Новосибирск

Иван Андреевич Соболев

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины»

Email: sobolev_i@centercem.ru
ORCID iD: 0000-0002-4561-6517

канд. биол. наук, заведующий лабораторией геномики и эволюции вирусов НИИ вирусологии

Россия, 630060, г. Новосибирск

Марина Алексеевна Тюменцева

ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Роспотребнадзора

Email: tyumantseva@cmd.ru
ORCID iD: 0000-0002-3145-3702

канд. биол. наук, заведующий лабораторией геномного редактирования отдела молекулярной диагностики и эпидемиологии

Россия, 111123, г. Москва

Александр Игоревич Тюменцев

ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Роспотребнадзора

Email: tyumantsev@cmd.ru
ORCID iD: 0000-0003-0537-2586

канд. биол. наук, заведующий лабораторией экспериментальной фармакологии отдела молекулярной диагностики и эпидемиологии

Россия, 111123, г. Москва

Александр Михайлович Шестопалов

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины»

Email: amshestopalov@frcftm.ru
ORCID iD: 0000-0002-9734-0620

д-р биол. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, директор НИИ Вирусологии

Россия, 630060, г. Новосибирск

Василий Геннадьевич Акимкин

ФБУН «Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии» Роспотребнадзора

Email: akinkin@pcr.ms
ORCID iD: 0000-0003-4228-9044

д-р мед. наук, академик РАН, профессор, заслуженный врач Российской Федерации, лауреат Премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники, директор

Россия, 111123, г. Москва

Список литературы

  1. Bouvier N.M., Palese P. The biology of influenza viruses. Vaccine. 2008; 26(Suppl. 4): D49–53. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2008.07.039
  2. Fries A.C., Nolting J.M., Bowman A.S., Lin X., Halpin R.A., Wester E., et al. Spread and persistence of influenza A viruses in waterfowl hosts in the North American Mississippi migratory flyway. J. Virol. 2015; 89(10): 5371–81. https://doi.org/10.1128/JVI.03249-14
  3. Lvov D.K., Zhdanov V.M. Circulation of influenza virus genes in the biosphere. In: Zhdanov V.M., ed. Soviet Medical Reviews. Section E: Virology Reviews. Volume 1. Harwood Academic Publ. GmbH; 1984: 129–52.
  4. Lvov D.K. Circulation of Influenza Virus in Natural Biocenosis. In: Kurstak E., Maramorosh K., eds. Viruses and Enviroment. Academic Press; 1978: 351–80.
  5. Lvov D.K. Influenza A virus – a sum of populations with a common protected gene pool. In: Zhdanov V.M., ed. Soviet Medical Reviews. Section E: Virology Reviews. Volume 2. Harwood Academic Publ. GmbH; 1984: 15–37.
  6. Lvov D.K., Kaverin N.V. Avian influenza in Northern Eurasia. In: Klenk H.D., Matrosovich M.N., eds. Avian Influenza. Volume 27. Basel: Karger; 2008: 41–58.
  7. Львов Д.К., Ильичев В.Д., ред. Миграция птиц и перенос возбудителей инфекции. М.: Наука; 1979.
  8. Walker P.J., Siddell S.G., Lefkowitz E.J., Mushegian A.R., Adriaenssens E.M., Alfenas-Zerbini P., et al. Recent changes to virus taxonomy ratified by the International Committee on Taxonomy of Viruses. Arch. Virol. 2022; 167(11): 2429–40. https://doi.org/10.1007/s00705-022-05516-5
  9. Gass J.D. Jr., Dusek R.J., Hall J.S., Hallgrimsson G.T., Halldórsson H.P., Vignisson S.R., et al. Global dissemination of influenza A virus is driven by wild bird migration through arctic and subarctic zones. Mol. Ecol. 2023; 32(1): 198–213. https://doi.org/10.1111/mec.16738
  10. Wille M., Holmes E.C. The ecology and evolution of influenza viruses. Cold. Spring Harb. Perspect. Med. 2020; 10(7): a038489. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a038489
  11. Cowling B.J., Ip D.K., Fang V.J., Suntarattiwong P., Olsen S.J., Levy J., et al. Aerosol transmission is an important mode of influenza A virus spread. Nat. Commun. 2013; 4: 1935. https://doi.org/10.1038/ncomms2922
  12. Barratclough A., Ferguson S.H., Lydersen C., Thomas P.O., Kovacs K.M. A review of circumpolar arctic marine mammal health – a call to action in a time of rapid environmental change. Pathogens. 2023; 12(7): 937. https://doi.org/10.3390/pathogens12070937
  13. Львов Д.К. Экология вирусов. В кн.: Львов Д.К., ред. Руководство по вирусологии. Вирусы и вирусные инфекции человека и животных. М.: МИА; 2013: 66–86.
  14. Lvov D.K., Zdanov V.M., Sazonov A.A., Braude N.A., Vladimirtceva E.A., Agafonova L.V., et al. Comparison of influenza viruses isolated from man and from whales. Bull World Health Organ. 1978; 56(6): 923–30.
  15. Nielsen O., Clavijo A., Boughen J.A. Serologic evidence of influenza A infection in marine mammals of Arctic Canada. J. Wildl. Dis. 2001; 37(4): 820–25. https://doi.org/10.7589/0090-3558-37.4.820
  16. Celis J.E., Espejo W., Barra R., Gonzalez-Acuña D., Gonzalez F., Jara S. Assessment of trace metals in droppings of Adélie penguins (Pygoscelis Adeliae) from different locations of the Antarctic peninsula area. Adv. Polar Sci. 2015; 26(1): 1–7. https://doi.org/10.13679/j.advps.2015.1.00001
  17. Hahn S., Peter H.U., Quillfeldt P., Reinhardt K. The birds of the Potter Peninsula, King George Island, South Shetland Islands, Antarctica, 1965-1998. Marine Ornithology. 1998; 26: 1–6.
  18. Wille M., Aban M., Wang J., Moore N., Shan S., Marshall J., et al. Antarctic penguins as reservoirs of diversity for avian avulaviruses. J. Virol. 2019; 93(11): e00271-19. https://doi.org/10.1128/JVI.00271-19
  19. Siniff D.B., Garrott R.A., Rotella J.J., Fraser W.R., Ainley D.G. Opinion: Projecting the effects of environmental change on Antarctic seals. Antarct. Sci. 2008; 20(5): 425–35. doi: 10.1017/S0954102008001351
  20. Shao W., Li X., Goraya M.U., Wang S., Chen J.L. Evolution of influenza A virus by mutation and re-assortment. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18(8): 1650. https://doi.org/10.3390/ijms18081650
  21. Thorsson E., Zohari S., Roos A., Banihashem F., Bröjer C., Neimanis A. Highly pathogenic avian influenza A(H5N1) virus in a Harbor porpoise, Sweden. Emerg. Infect. Dis. 2023; 29(4): 852–5. https://doi.org/10.3201/eid2904.221426
  22. Markin A., Wagle S., Grover S., Vincent Baker A.L., Eulenstein O., Anderson T.K. PARNAS: objectively selecting the most representative taxa on a phylogeny. Syst. Biol. 2023; 72(5): 1052–63. https://doi.org/10.1093/sysbio/syad028
  23. Stamatakis A. RAxML version 8: a tool for phylogenetic analysis and post-analysis of large phylogenies. Bioinformatics. 2014; 30(9): 1312–3. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btu033
  24. Short K.R., Richard M., Verhagen J.H., van Riel D., Schrauwen E.J., van den Brand J.M., et al. One health, multiple challenges: The inter-species transmission of influenza A virus. One Health. 2015; 1: 1–13. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2015.03.001
  25. Al Hajjar S., McIntosh K. The first influenza pandemic of the 21st century. Ann. Saudi Med. 2010; 30(1): 1–10. https://doi.org/10.4103/0256-4947.59365
  26. Yu J., Yao Q., Liu J., Zhou Y., Huo M., Ge Y. Concern regarding H3-subtype avian influenza virus. Front. Microbiol. 2023; 14: 1327470. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1327470
  27. Scholtissek C., von Hoyningen-Huene V. Genetic relatedness of the gene which codes for the nonstructural (NS) protein of different influenza A strains. Virology. 1980; 102(1): 13–20. https://doi.org/10.1016/0042-6822(80)90065-3
  28. Jahangir A., Ruenphet S., Sultana N., Shoham D., Takehara K. Genetic analysis of avian influenza viruses: cocirculation of avian influenza viruses with allele A and B nonstructural gene in Northern Pintail (Anas acuta) ducks wintering in Japan. Influenza Res. Treat. 2012; 2012: 847505. https://doi.org/10.1155/2012/847505
  29. Herfst S., Zhang J., Richard M., McBride R., Lexmond P., Bestebroer T.M., et al. Hemagglutinin traits determine transmission of avian A/H10N7 influenza virus between mammals. Cell Host Microbe. 2020; 28(4): 602–13.e7. https://doi.org/10.1016/j.chom.2020.08.011
  30. Shi Y., Wu Y., Zhang W., Qi J., Gao G.F. Enabling the ‘host jump’: structural determinants of receptor-binding specificity in influenza A viruses. Nat. Rev. Microbiol. 2014; 12(12): 822–31. https://doi.org/10.1038/nrmicro3362

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Филогенетическое дерево по гену гемагглютинина для изолятов вируса гриппа A субтипа H1N1. Здесь и на рис. 2‒5: филогенетическое дерево построено с помощью алгоритма RAxML методом максимального правдоподобия (ML) с использованием модели нуклеотидных замен GTRGAMMA. Статистическую поддержку ветвей дерева определяли методом быстрого бутстрепа (rapid bootstrap) c 1000 репликаций. Значения поддержки ниже 70 не показаны. Филогенетическое дерево укоренено на среднюю точку (midpoint rooting). Реконструкцию предковых последовательностей проводили с использованием алгоритма RAxML. Синим цветом на деревьях указаны последовательности образцов, секвенированные в ходе данного исследования. Зеленым цветом выделены старейшие штаммы для генетических групп по гемагглютинину. Красным цветом над узлами дерева обозначены замены в соответствующих реконструированных аминокислотных последовательностях.

Скачать (2MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Филогенетическое дерево по гену нейраминидазы для изолятов вируса гриппа A субтипа H1N1.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Филогенетическое дерево по гену гемагглютинина для изолятов вируса гриппа A субтипа H3N8.

Скачать (2MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Филогенетическое дерево по гену нейраминидазы для изолятов вируса гриппа A субтипа H3N8.

Скачать (2MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Филогенетическое дерево по гену NS1 для изолятов вируса гриппа A субтипов H3N8 и H1N1.

Скачать (1MB)
Метаданные

© Охлопкова О.В., Гончаров А.Е., Асланов Б.И., Фадеев А.В., Давидюк Ю.Н., Мошкин А.Д., Столбунова К.А., Степанюк М.А., Соболев И.А., Тюменцева М.А., Тюменцев А.И., Шестопалов А.М., Акимкин В.Г., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».