Американские биологи нашли следы действия естественного отбора на вирус иммунодефицита человека. Они выяснили, что более успешны в размножении те вирусы, которые накапливаются в крови в большем количестве, а значит и более заразны. Эту тенденцию ученые проследили в течение последних 10 лет, и от стратегии борьбы с ВИЧ она, судя по всему, не зависит.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Классическая теория эволюции предполагает, что естественный отбор действует на все организмы, которые способны размножаться. Поэтому можно предположить, что он мог бы действовать и на вирусы, позволяя одним из них размножаться успешнее, чем другим. Однако следы такого воздействия обнаружить довольно сложно.
Для таких исследований ВИЧ является очень удобной моделью, поскольку зараженных им людей довольно много, и они регулярно сдают анализы. Джоель Вартхайм (Joel Wertheim) из Калифорнийского университета вместе с коллегами собрал данные о 41409 пациентах, которые сдавали анализы крови для постановки диагноза.
У них измеряли количество вирусных частиц в крови до начала лечения. Это генетически детерминированный признак у ВИЧ, который влияет на заразность вируса — чем больше частиц, тем выше их шансы попасть в организм другого человека — и поэтому может подвергаться отбору.
Чтобы оценить успешность распространения вирусов, исследователи сравнивали у них последовательность гена обратной транскриптазы и выделяли генетические кластеры — группы пациентов, которые заражены одним и тем же или крайне похожими вирусами. Чем больше размер кластера, тем успешнее конкретный вирус.
Ученые обнаружили, что у тех пациентов, которые входят в состав генетических кластеров, концентрация вируса в крови достоверно выше (p < 0,001), чем у пациентов, которые не входят в кластеры. При этом у людей, которым диагноз поставили на более ранней стадии болезни, эта зависимость сильнее, чем у тех, кто получил его позже.
Затем авторы работы проверили, как количество вирусных частиц в крови при первичной постановке диагноза изменялось в течение последнего десятилетия. Они выяснили, что вирусная нагрузка на всех стадиях выросла (p < 0,001) с 2007 по 2016 годы. Например, на ранних стадиях болезни в 2007 году у пациентов находили в среднем 13020 частиц на миллилитр крови, а в 2016 — уже 22100.
Кроме того, ученые заметили, что количество вирусных частиц в крови зависит и от того, в какой степени пациент (а точнее, вирус, которым он инфицирован) включен в генетический кластер. То есть каждая дополнительная генетическая связь повышала вирусную нагрузку (p < 0,001).
Таким образом, исследователи обнаружили следы действия естественного отбора на ВИЧ. Более заразные вирусы, которые накапливаются в большем количестве в крови, встречаются у более крупных групп пациентов — то есть лучше распространяются в популяции. При этом с течением времени ВИЧ эволюционирует в сторону большей заразности.
Некоторые ученые полагают, что это может быть закономерным следствием стратегии «90-90-90» (90 процентов инфицированных людей получают диагноз, из них 90 процентов получают терапию, из них 90 процентов избавляются от вируса в крови) и что она может благоприятствовать развитию более заразных штаммов. Однако, судя по новым данным, тенденция к повышению заразности стабильная и не зависит от стратегии борьбы с инфекцией.
Недавно ученые выделили новый подтип ВИЧ — впервые за последние 20 лет. Также недавно появилась разработка биоразлагаемого имплантата, который мог бы избавить людей от необходимости постоянно принимать лекарства для борьбы с вирусом. Кроме того, ученые полностью очистили организм мышей от ВИЧ с помощью системы CRISPR/Cas9 и антиретровирусных препаратов, и первый в мире пациент уже получил отредактированные с помощью CRISPR/Cas9 клетки крови.