Генетическое разнообразие метапневмовируса человека (Pneumoviridae: Metapneumovirus) в России: результаты молекулярного анализа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Метапневмовирус человека (Human metapneumovirus, hMPV) имеет большое эпидемиологическое значение, являясь доминирующей причиной инфекций нижних дыхательных путей у детей младше 2 лет и лиц старше 65 лет. Возможно многократное инфицирование hMPV в течение жизни человека ввиду антигенной и генетической изменчивости возбудителя. При этом генетическая изменчивость hMPV, циркулирующих в России, остается неизученной.

Цель работы. Апробация протокола полногеномного секвенирования hMPV для оценки генетического разнообразия метапневмовирусов, циркулирующих в отдельных субъектах России.

Материалы и методы. Исследовали назофарингеальные мазки от пациентов разного возраста с острыми респираторными вирусными инфекциями, положительные в полимеразной цепной реакции на hMPV. Из части образцов вирус выделяли на клеточной культуре. На платформе Illumina MiSeq проведено полногеномное секвенирование вирусов hMPV из мазков и изолятов с последующим филогенетическим анализом.

Результаты. Впервые в России проведено полногеномное секвенирование 44 hMPV, циркулировавших в период с 2017 по 2024 г., описана их принадлежность к генетическим группам, показано доминирование клайда A2b2. Подтверждено, что наибольшее разнообразие в генах, кодирующих поверхностные белки вируса, отмечено для гена G, в то время как в гене F в изучаемый период изменения были минимальны.

Заключение. Проведенное исследование дает представление о генетическом разнообразии вирусов hMPV, циркулирующих в отдельных субъектах Российской Федерации. Изучение генетической изменчивости hMPV имеет решающее значение для понимания вирусной эволюции, динамики передачи и механизмов иммунного ускользания, которые влияют на разработку вакцин и противовирусных препаратов.

Об авторах

Артём Викторович Фадеев

ФГБУ «НИИ 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

Ян Владимирович Иванов

ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России

Email: ivanov.yan.vladimirovich@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-0187-4000

аспирант 2-го года обучения лаборатории молекулярной вирусологии ФГБУ 

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург

Полина Александровна Петрова

ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России

Email: suddenkovapolina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8527-7946

научный сотрудник лаборатории эволюционной изменчивости вирусов гриппа 

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург

Александр Александрович Передерий

ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России

Email: gilagalex@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5961-1856

лаборант-исследователь лаборатории молекулярной вирусологии 

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург

Мария Михайловна Писарева

ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России

Email: maria.pisareva@influenza.spb.ru
ORCID iD: 0000-0002-1499-9957

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной вирусологии 

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург

Алексей Дмитриевич Мошкин

Научно-исследовательский институт вирусологии ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины»

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

младший научный сотрудник 

Россия, 630060, г. Новосибирск

Андрей Борисович Комиссаров

ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: andrey.komissarov@influenza.spb.ru
ORCID iD: 0000-0003-1733-1255

заведующий лабораторией молекулярной вирусологии 

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург

Дарья Михайловна Даниленко

ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России

Email: daria.danilenko@influenza.spb.ru
ORCID iD: 0000-0001-6174-0836

канд. биол. наук, заместитель директора по научной работе 

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург

Дмитрий Анатольевич Лиознов

ФГБУ «НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева» Минздрава России

Email: dmitry.lioznov@influenza.spb.ru
ORCID iD: 0000-0003-3643-7354

д-р мед. наук, профессор, директор 

Россия, 197376, г. Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Uddin S., Thomas M. Human Metapneumovirus. StatPearls. StatPearls Publishing LLC; 2025.
  2. Sanz-Munoz I., Sanchez-de Prada L., Castrodeza-Sanz J., Eiros J.M. Microbiological and epidemiological features of respiratory syncytial virus. Rev. Esp. Quimioter. 2024; 37(3): 209–20. https://doi.org/10.37201/req/006.2024
  3. Cifuentes-Munoz N., Branttie J., Slaughter K.B., Dutch R.E. Human metapneumovirus induces formation of inclusion bodies for efficient genome replication and transcription. J. Virol. 2017; 91(24): e01282-17. https://doi.org/10.1128/JVI.01282-17
  4. Shafagati N., Williams J. Human metapneumovirus – what we know now. F1000Res. 2018; 7: 135. https://doi.org/10.12688/f1000research.12625.1
  5. Leyrat C., Paesen G.C., Charleston J., Renner M., Grimes J.M. Structural insights into the human metapneumovirus glycoprotein ectodomain. J. Virol. 2014; 88(19): 11611–6. https://doi.org/10.1128/JVI.01726-14
  6. Jesse S.T., Ludlow M., Osterhaus A.D.M.E. Zoonotic origins of human metapneumovirus: a journey from birds to humans. Viruses. 2022; 14(4): 677. https://doi.org/10.3390/v14040677
  7. Chang A., Masante C., Buchholz U.J., Dutch R.E. Human metapneumovirus (HMPV) binding and infection are mediated by interactions between the HMPV fusion protein and heparan sulfate. J. Virol. 2012; 86(6): 3230–43. https://doi.org/10.1128/JVI.06706-11
  8. Ribo-Molina P., van Nieuwkoop S., Mykytyn A.Z., van Run P., Lamers M.M., Haagmans B.L., et al. Human metapneumovirus infection of organoid-derived human bronchial epithelium represents cell tropism and cytopathology as observed in in vivo models. mSphere. 2024; 9(2): e0074323. https://doi.org/10.1128/msphere.00743-23
  9. Kinder J.T., Moncman C.L., Barrett C., Jin H., Kallewaard N., Dutch R.E. Respiratory syncytial virus and human metapneumovirus infections in three-dimensional human airway tissues expose an interesting dichotomy in viral replication, spread, and inhibition by neutralizing antibodies. J. Virol. 2020; 94(20): e01068-20. https://doi.org/10.1128/JVI.01068-20
  10. Herfst S., de Graaf M., Schickli J.H., Tang R.S., Kaur J., Yang C.F., et al. Recovery of human metapneumovirus genetic lineages a and B from cloned cDNA. J. Virol. 2004; 78(15): 8264–70. https://doi.org/10.1128/JVI.78.15.8264-8270.2004
  11. Groen K., van Nieuwkoop S., Meijer A., van der Veer B., van Kampen J.J.A., Fraaij P.L., et al. Emergence and Potential extinction of genetic lineages of human metapneumovirus between 2005 and 2021. mBio. 2023; 14(1): e0228022. https://doi.org/10.1128/mbio.02280-22
  12. Kahn J.S. Epidemiology of human metapneumovirus. Clin. Microbiol. Rev. 2006; 19(3): 546–57. https://doi.org/10.1128/CMR.00014-06
  13. van den Hoogen B.G., Herfst S., Sprong L., Cane P.A., Forleo-Neto E., de Swart R.L., et al. Antigenic and genetic variability of human metapneumoviruses. Emerg. Infect. Dis. 2004; 10(4): 658–66. https://doi.org/10.3201/eid1004.030393
  14. Yang C.F., Wang C.K., Tollefson S.J., Piyaratna R., Lintao L.D., Chu M., et al. Genetic diversity and evolution of human metapneumovirus fusion protein over twenty years. Virol. J. 2009; 6: 138. https://doi.org/10.1186/1743-422X-6-138
  15. Yang C.F., Wang C.K., Tollefson S.J., Lintao L.D., Liem A., Chu M., et al. Human metapneumovirus G protein is highly conserved within but not between genetic lineages. Arch. Virol. 2013; 158(6): 1245–52. https://doi.org/10.1007/s00705-013-1622-x
  16. van den Hoogen B.G., de Jong J.C., Groen J., Kuiken T., de Groot R., Fouchier R.A., et al. A newly discovered human pneumovirus isolated from young children with respiratory tract disease. Nat. Med. 2001; 7(6): 719–24. https://doi.org/10.1038/89098
  17. Feng Y., He T., Zhang B., Yuan H., Zhou Y. Epidemiology and diagnosis technologies of human metapneumovirus in China: a mini review. Virol. J. 2024; 21(1): 59. https://doi.org/10.1186/s12985-024-02327-9
  18. Esposito S., Mastrolia M.V. Metapneumovirus infections and respiratory complications. Semin. Respir. Crit. Care Med. 2016; 37(4): 512–21. https://doi.org/10.1055/s-0036-1584800
  19. Hamelin M.E., Abed Y., Boivin G. Human metapneumovirus: a new player among respiratory viruses. Clin. Infect. Dis. 2004; 38(7): 983–90. https://doi.org/10.1086/382536
  20. Yi L., Zou L., Peng J., Yu J., Song Y., Liang L., et al. Epidemiology, evolution and transmission of human metapneumovirus in Guangzhou China, 2013–2017. Sci. Rep. 2019; 9(1): 14022. https://doi.org/10.1038/s41598-019-50340-8
  21. Matsuzaki Y., Itagaki T., Ikeda T., Aoki Y., Abiko C., Mizuta K. Human metapneumovirus infection among family members. Epidemiol. Infect. 2013; 141(4): 827–32. https://doi.org/10.1017/S095026881200129X
  22. Hacker K., Kuan G., Vydiswaran N., Chowell-Puente G., Patel M., Sanchez N., et al. Pediatric burden and seasonality of human metapneumovirus over 5 years in Managua, Nicaragua. Influenza Other Respir. Viruses. 2022; 16(6): 1112–21. https://doi.org/10.1111/irv.13034
  23. Howard L.M., Edwards K.M., Zhu Y., Griffin M.R., Weinberg G.A., Szilagyi P.G., et al. Clinical features of human metapneumovirus infection in ambulatory children aged 5-13 years. J. Pediatric Infect. Dis. Soc. 2018; 7(2): 165–8. https://doi.org/10.1093/jpids/pix012
  24. Шарипова Е.В., Бабаченко И.В., Орлова Е.Д. Метапневмовирусная инфекция у детей. Педиатр. 2020; 11(5): 13–9. https://doi.org/10.17816/PED11513-19 https://elibrary.ru/xqnxgf
  25. Lu G., Gonzalez R., Guo L., Wu C., Wu J., Vernet G., et al. Large-scale seroprevalence analysis of human metapneumovirus and human respiratory syncytial virus infections in Beijing, China. Virol. J. 2011; 8: 62. https://doi.org/10.1186/1743-422X-8-62
  26. Яцышина СБ. Пневмовирусы в инфекционной патологии человека. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2017; 94(6): 95–105. https://doi.org/10.36233/0372-9311-2017-6-95-105 https://elibrary.ru/zaddtv
  27. Sugimoto S., Kawase M., Suwa R., Kakizaki M., Kume Y., Chishiki M., et al. Development of a duplex real-time RT-PCR assay for the detection and identification of two subgroups of human metapneumovirus in a single tube. J. Virol. Methods. 2023; 322: 114812. https://doi.org/10.1016/j.jviromet.2023.114812
  28. Groen K., van Nieuwkoop S., Bestebroer T.M., Fraaij P.L., Fouchier R.A.M., van den Hoogen B.G. Whole genome sequencing of human metapneumoviruses from clinical specimens using MinION nanopore technology. Virus Res. 2021; 302: 198490. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2021.198490
  29. Aksamentov I., Roemer C., Hodcroft E., Neher R. Nextclade: clade assignment, mutation calling and quality control for viral genomes. J. Open Source Softw. 2021; 6(67): 3773. https://doi.org/10.21105/joss.03773
  30. Rambaut A., Lam T.T., Max Carvalho L., Pybus O.G. Exploring the temporal structure of heterochronous sequences using TempEst (formerly Path-O-Gen). Virus Evol. 2016; 2(1): vew007. https://doi.org/10.1093/ve/vew007
  31. McConnell B.S., Parker M.W. Protein intrinsically disordered regions have a non-random, modular architecture. Bioinformatics. 2023; 39(12): btad732. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btad732
  32. Parida P., Sudheesh N., Sanjay E.R., Jagadesh A., Marate S., Govindakaranavar A. The emergence of human metapneumovirus G gene duplication in hospitalized patients with respiratory tract infection, India, 2016–2018. Mol. Biol. Rep. 2023; 50(2): 1109–16. https://doi.org/10.1007/s11033-022-08092-8
  33. Piñana M., Vila J., Maldonado C., Galano-Frutos J.J., Valls M., Sancho J., et al. Insights into immune evasion of human metapneumovirus: novel 180- and 111-nucleotide duplications within viral G gene throughout 2014–2017 seasons in Barcelona, Spain. J. Clin. Virol. 2020; 132: 104590. https://doi.org/10.1016/j.jcv.2020.104590
  34. Jagusic M., Slovic A., Ivancic-Jelecki J., Ljubin-Sternak S., Vilibić-Čavlek T., Tabain I., et al. Molecular epidemiology of human respiratory syncytial virus and human metapneumovirus in hospitalized children with acute respiratory infections in Croatia, 2014–2017. Infect. Genet. Evol. 2019; 76: 104039. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2019.104039
  35. Saikusa M., Kawakami C., Nao N., Takeda M., Usuku S., Sasao T., et al. 180-nucleotide duplication in the G gene of human metapneumovirus A2b subgroup strains circulating in Yokohama city, Japan, since 2014. Front. Microbiol. 2017; 8: 402. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00402
  36. Saikusa M., Nao N., Kawakami C., Usuku S., Sasao T., Toyozawa T., et al. A novel 111-nucleotide duplication in the G gene of human metapneumovirus. Microbiol. Immunol. 2017; 61(11): 507–12. https://doi.org/10.1111/1348-0421.12543
  37. Yi L., Zou L., Peng J., Yu J., Song Y., Liang L., et al. Epidemiology, evolution and transmission of human metapneumovirus in Guangzhou China, 2013–2017. Sci. Rep. 2019; 9(1): 14022. https://doi.org/10.1038/s41598-019-50340-8

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Доля положительных на метапневмовирус образцов в структуре ОРВИ по сезонам 2016–2024 гг.

Скачать (89KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Глобальное разнообразие метапневмовирусов человека по данным полногеномного секвенирования.

Скачать (244KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Определение временно́го сигнала в полногеномных последовательностях hMPV.

Скачать (127KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Филогенетическое дерево по гену F метапневмовируса человека подтипа А2.

Скачать (356KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Филогенетическое дерево по гену G метапневмовируса человека подтипа А2.

Скачать (392KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Филогенетическое дерево по гену F метапневмовируса человека подтипа B2.

Скачать (258KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Филогенетическое дерево по гену G метапневмовируса человека подтипа B2.

Скачать (366KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Тепловая карта внешних доменов белка G вирусов hMPV подтипов A2 (слева) и B2 (справа) по данным инструмента Chi-Score (Brendan S. и соавт., 2023 [31]).

Скачать (317KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Структура последовательности с повторами внешнего домена белка G hMPV подтипа A2.

Скачать (175KB)
Метаданные

© Фадеев А.В., Иванов Я.В., Петрова П.А., Передерий А.А., Писарева М.М., Мошкин А.Д., Комиссаров А.Б., Даниленко Д.М., Лиознов Д.А., 2025

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».