Ящур — это разрушительное заболевание, поражающее парнокопытных животных, таких как коровы и свиньи. В Соединённых Штатах болезнь была ликвидирована в 1929 году, и благодаря строгим профилактическим мерам с тех пор не было зафиксировано ни одного случая. Однако, поскольку вирус ящура (FMDV) распространяется очень быстро и остаётся эндемичным в некоторых частях мира, вспышка заболевания здесь может произойти с лёгкостью, утверждает доцент кафедры патобиологии и ветеринарных наук Университета Коннектикута Стивен Щчепанек.
Новые исследования опубликованы в Journal of Virology
Щчепанек и его коллеги, включая студентку Айшварью Моголуту и учёных из Исследовательского центра иностранных болезней животных Министерства сельского хозяйства США (USDA) Терезу де лос Сантос и Жизель Медину, недавно опубликовали свои результаты в Journal of Virology о потенциальной новой мишени для лечения и остановки распространения FMDV в случае вспышки.
«Это критически важно, потому что ящур — один из самых быстро размножающихся и распространяющихся вирусов, известных человеку. Он распространяется с фермы на ферму чрезвычайно быстро. К тому времени, когда вы обнаружите вирус на одной ферме, он, скорее всего, уже распространился на соседние фермы, поэтому контролировать его крайне сложно», — говорит Щчепанек.
Текущие меры контроля
Текущие меры контроля включают программы массового убоя животных, которые, по словам Щчепанека, могут иметь катастрофические экономические последствия, поскольку мясная и свиная промышленность оценивается в сотни миллиардов долларов. Профилактика посредством строгого регулирования остаётся основной защитой от этой болезни.
«Многие страны вводят торговые ограничения для любой страны, где есть случаи ящура, поэтому они не хотят импортировать мясо или продукты, которые могут быть заражены вирусом, потому что его легко случайно внедрить в систему производства», — говорит Щчепанек. «Экономика этого процесса имеет решающее значение, поэтому Соединённые Штаты прилагают большие усилия для поддержания статуса страны, свободной от ящура».
Вакцинация и её экономические последствия
Ещё одним важным предостережением, по словам Щчепанека, является то, что вакцинация меняет цену продукта. «Обычно вы вакцинируете животных только в том случае, если обеспокоены возможным проникновением вируса, поэтому это снижает общую цену, которую вы можете получить за свои мясные продукты. Это как признание того, что у вас может быть проблема, потому что даже если у вас её нет, это выглядит подозрительно, и это автоматически снижает цену, которую вы можете получить за любые мясные продукты».
Исследования Министерства сельского хозяйства США
Учитывая всё это, Щчепанек говорит, что Министерство сельского хозяйства США инвестирует в исследования ящура, включая разработку вакцин и терапевтических средств, а также в критические исследования для понимания фундаментальных аспектов патогенеза.
Работа с вирусом в условиях высокого сдерживания
Щчепанек и Моголута разработали проект для летней стипендии в Институте научных и образовательных программ в Оук-Ридже (ORISE), которая позволила ей работать в учреждении Министерства сельского хозяйства США. Важным аспектом работы с FMDV является то, что это заболевание подлежит регистрации, и исследователи могут работать с вирусом только в условиях высокого сдерживания, таких как Центр болезней животных на острове Плам в нескольких морских милях от побережья Коннектикута в Ориент-Пойнте, штат Нью-Йорк, или Национальный центр био- и агрозащиты в Манхэттене, штат Канзас.
Механизмы репликации вируса и клеточный ответ
Когда клетки инфицированы вирусом, вирус захватывает механизм репликации клетки для производства большого количества вирусов. Щчепанек объясняет, что клетки имеют сигнальные молекулы, называемые интерферонами, которые активируют другие гены, называемые генами, стимулируемыми интерфероном (ISGs), в клеточном ответе, включая гены, которые останавливают репликацию и, следовательно, предотвращают размножение вируса.
«Этот интерфероновый ответ, называемый ответом интерферона типа 1, обычно очень эффективен для контроля вирусных инфекций, особенно на ранних стадиях, до того как включается адаптивный иммунитет и до того как появляются антитела, которые активно борются с вирусными инфекциями», — говорит Щчепанек.
Идентификация генов, влияющих на репликацию FMDV
Исследование опиралось на клеточные линии, созданные соавторами, которые сверхэкспрессируют различные ISGs, говорит Щчепанек. Исследователи использовали эту библиотеку клеточных линий, чтобы проверить, влияют ли конкретные ISGs на репликацию FMDV путём генетического добавления флуоресцентных меток к вирусу. После заражения количество флуоресценции совпадает с количеством репликации FMDV.
«FMDV реплицируется очень быстро, поэтому мы видим очень яркий сигнал, тогда как если ISG сверхэкспрессирован в клетке и этот ISG влияет на вирус, мы видим уменьшение сигнала», — говорит Щчепанек.
После скрининга сотен клеточных линий Щчепанек говорит, что они идентифицировали несколько генов, которые влияли на репликацию вируса, включая, что неудивительно, интерфероны типа 1, и один, который вызвал их интерес — Myeloid Cell Leukemia 1 (MCL 1). MCL 1 существенно снижал репликацию, и Щчепанек говорит, что понимание того, как это происходит, стало фокусом проекта.
«Никто никогда не публиковал ничего об этом гене в связи с FMD. На самом деле он даже не очень хорошо охарактеризован как противовирусный ген, он был охарактеризован в контексте рака, поэтому с MCL 1 связано много функций», — говорит Щчепанек.
Дальнейшие исследования
Хотя проект был приостановлен из-за COVID и других факторов, Щчепанек говорит, что все трудности того стоили, и у них есть новые направления для поиска новых терапевтических методов лечения FMD.
«Фундаментальная наука имеет решающее значение, потому что она формирует терапевтические стратегии позже. Часто представители общественности могут не понимать, почему мы используем налоговые доллары для изучения вещей, которые не имеют немедленной отдачи от инвестиций», — говорит Щчепанек. «Нам нужно знать, что происходит, и разобраться в фундаментальной науке, чтобы мы могли перевести результаты в лекарства и вакцины. Нам нужно понять весь спектр функционирования биологических систем, чтобы кто-то мог использовать эту информацию для разработки новых методов лечения».
Предоставлено Университетом Коннектикута.