Красимира Захариева: Генното редактиране при птици като алтернатива за справяне с птичия грип (highly pathogenic avian influenza)
Научна информация
Вирусът на грип А причинява заболяване при птици и някои бозайници и е единственият вид от рода Alphainfluenzavirus, семейство Orthomyxoviridae. Щамове от всички подтипове на грипния вирус А са изолирани от диви птици, въпреки че заболяването е необичайно. Някои изолати на грипния вирус А причиняват тежко заболяване както при домашните птици, така и рядко при хората. Понякога вирусите се предават от диви водoплаващи птици на домашни птици и това може да причини огнище или да доведе до пандемии на човешкия грип.
Грипните вируси А са отрицателни, едноверижни, сегментирани РНК-ови вируси. Няколко подтипа са определени според Н (типа хемаглутинин) и N (типа неураминидаза). Има 18 различни известни H антигени (H1 до H18) и 11 различни известни N антигени (N1 до N11). H17N10 е изолиран например от плодови прилепи през 2012 г., а H18N11 е открит в перуански прилепи през 2013 г.
Фиг. 1: структура на вируса на инфлуенца А по птиците и номенклатура на вирусите от това семейство
Всеки подтип на вируса е мутирал в различни щамове с различни патогенни профили; някои са патогенни за един вид, но не и за други, други са патогенни за множество видове.
Разработена е пречистена противогрипна ваксина за човешка употреба и много страни я използват за бърза терапия на населението в случай на пандемия от инфлуенца.
Заразяването на домашни птици с вируси на Инфлуенца А причинява две основни форми на тази болест, които се различават по своята вирулентност и патогенност. Нископатогенната (LPAI) форма обикновено причинява само леки симптоми, а високопатогенната (HPAI) форма води до много високи нива на смъртност при повечето видове домашни и промишлено отглеждани птици. Болестта може да има сериозни последици за рентабилността на птицевъдството. Епидемиологията на Инфлуенцата А по птиците е сложна. Инфлуенца вирусите постоянно еволюират чрез мутации и реасортации, което води до появата на нови подтипове и оказва значително въздействие върху здравето на животните. Някои подтипове на вируса на инфлуенцата са със зоонозен потенциал и следователно могат да представляват заплаха за човешкото здраве.
През последните години (от 2015 г. насам) няколко епидемични вълни от високопатогенна инфлуенца по птиците (HPAI) предизвикаха безпокойство по отношение на здравето на домашните птици в редица ДЧ на Европейския съюз (ЕС). През 2015 г. и в началото на 2016 г. се появиха огнища на HPAI при домашните птици в Германия, Унгария, България, Обединеното кралство, Франция и Италия. От октомври 2016 г., най-скорошната епидемия на HPAI засегна домашните и дивите птици и птиците, отглеждани в затворени помещения, в най-малко 21 държави членки. Основният щам на HPAI, свързван с тази епидемия, от подтип H5N8 е внесен от мигриращи диви птици.
Геном на грип А вируса:
Целият геном на вируса на грип А е с дължина 13 588 бази и се съдържа в осем сегмента от РНК, които кодират 10 до 14 протеина, в зависимост от щама. Уместността или присъствието на алтернативни генни продукти може да варира:
• Сегмент 2 кодира РНК полимеразна субединица (PB1) и PB1-F2 протеин, който индуцира клетъчна смърт, чрез използване на различни рамки за четене от един и същ РНК сегмент.
• Сегмент 3 кодира РНК полимеразна субединица (PA) и PA-X протеин, който има роля в спирането на транскрипцията на гостоприемника.
• Сегмент 4 кодира за НА (хемаглутинин). За производството на един вирион са необходими около 500 молекули хемаглутинин. HA определя степента и тежестта на вирусната инфекция в организма гостоприемника.
• Сегмент 5 кодира NP, който е нуклеопротеин.
• Сегмент 6 кодира NA (неураминидаза). За производството на един вирион са необходими около 100 молекули неураминидаза.
• Сегмент 7 кодира два матрични протеина (M1 и M2) чрез използване на различни рамки за четене от един и същ РНК сегмент. За да се получи един вирион са необходими около 3000 молекули матрични протеини.
• Сегмент 8 кодира два различни неструктурни протеина (NS1 и NEP) чрез използване на различни рамки за четене от един и същ РНК сегмент.
Цикъл на репликация на вируса на грип А:
РНК сегментите на вирусния геном имат комплементарни базови последователности в терминалните краища, което им позволява да се свързват помежду си с водородни връзки. Транскрипцията на вирусния (-) геном (vRNA) може да продължи само след като PB2 протеинът се свърже с гостоприемниковата РНК, позволявайки на PA субединицата да разцепи няколко нуклеотида след шапката. Тази получена от гостоприемника шапка и нуклеотидите служат като праймер за иницииране на вирусна транскрипция. Транскрипцията продължава по vRNA, докато се достигне участък от няколко урацилови бази, инициирайки полиаденилиране на зараждащата се вирусна mRNA, произвеждайки зрял транскрипт.
Синтезът на РНК се осъществява в клетъчното ядро, докато синтезът на протеини се извършва в цитоплазмата. След като вирусните протеини се съберат във вириони, събраните вириони напускат ядрото и мигрират към клетъчната мембрана. Клетъчната мембрана на гостоприемника има вирусни трансмембранни протеини (HA, NA и M2) и прилежащ слой от протеина M1, които подпомагат събраните вириони да проникват през мембраната, освобождавайки готови обвити вирусни частици в извънклетъчното пространство.
