Jelentősen több vírust adunk át az állatoknak, mint amennyi róluk átkerül ránk, állítja egy friss kutatás, amely a meglepő eredmény mellett feltárja a vírusok gazdaváltásainak evolúciós mozgatórugóit, ami segíthet a járványokra történő felkészülésben.

„Hagyományosan a kutatók a zoonotikus [állatról emberre történő] átugrásokra fókuszáltak, jó okkal, hiszen ezek jelentik a legközvetlenebb kockázatot. Bár egy ideje már tudtuk, hogy fordított zoonózisok [emberről állatra történő átugrások] is előfordulnak” – nyilatkozta a Qubitnek François Balloux, a University College London (UCL) Genetikai Intézetének vezetője, a hétfőn közölt tanulmány társszerzője.

A fertőző betegségek genetikai vizsgálatával foglalkozó Balloux és doktorandusza, Cedric Tan, valamint harmadik társszerzőjük, Lucy van Dorp kutatása a Nature Ecology & Evolution folyóiratban jelent meg . A szakemberek a vírusok gerinces állatfajok közötti gazdaváltását és a gazdaváltások mögött meghúzódó evolúciós tényezőket tárták fel 59 ezer vírusgenom tanulmányozásán keresztül.

„A tuberkulózis valószínűleg emberekről ugrott át tehenekre, a Staphylococcus aureus baktériumot pedig átadtuk baromfiknak, teheneknek és nyulaknak is” – írta Balloux, aki szerint korábban soha nem vizsgálták komolyan az emberről állatokra történő átugrásokat, különösen vírusok esetén. „Engem nem döbbent meg, hogy ezek gyakoriak, de arra nem számítottam, hogy kétszer annyi van belőlük, mint a zoonózisokból” – írta.

A kutatók által vizsgált genomok 13 ezer elkülönülő leszármazási vonalba illeszkednek, amelyek 32 víruscsaládot fednek le, és a gerincesek vírusainak 24 százalékát reprezentálják. Tan és kollégái a vírusok között 2904 gazdaváltási eseményt azonosítottak, amelyek 21 százalékának (599) volt köze emberekhez. Ezek között viszont sokkal nagyobb arányban fordultak elő emberekről állatokra történő átadások (64 százalékban), mint zoonózisok (36 százalékban).

„A nyilvánosan elérhető genomikai adatok mennyisége folyamatosan nőtt az elmúlt 20 évben, és már olyan mértéket ölt, ami értelmet ad az ilyen nagyszabású elemzéseknek” – írta Balloux az arra vonatkozó kérdésünkre, hogy mi tette lehetővé a mostani kutatásukat. Ennek a hatalmas adatmennyiségnek a bioinformatikai elemzéséhez a genetikusok ki tudták használni a UCL által biztosított számítási kapacitást is.

A kutatók általánosságban megnövekedett mutációs rátát és a vírusok alkalmazkodására (adaptív evolúciójára) utaló jeleket találtak a gazdaváltásoknál. Ez szerintük nagyrészt értelemszerű, hiszen amikor bekerülnek az új gazdaszervezetbe, más szelekciós nyomás kezd hatni a kórokozóra. Azoknál a vírusoknál azonban, amelyek eleve sok különböző gazdafajt képesek megfertőzni, az átlagosnál kevesebb evolúciós változást észleltek.

Eredendően alkalmasabbak egyes vírusok arra, hogy sok különböző gazdafajt fertőzzenek?

A kutatók szerint egyes vírusok eleve alkalmasabbak lehetnek gazdák szélesebb körének megfertőzésére. Erre a sarbecovírusokat (ide tartozik a covidjárványért felelős SARS-CoV-2 is) hozzák példaként tanulmányukban, amik a gerincesekben evolúciósan konzervált ACE2 receptort célozzák. Ez felveti a kérdést, hogy azok a vírusok, amelyek többfajta gazdát képesek megfertőzni, evolúciójuk során eleve ilyen, az élővilágban jobban elterjedt kapukat céloznak-e.

Balloux szerint nem világos, hogy a generalistább vírusok azért tudnak-e szélesebb körben gazdákat fertőzni, mert eredendően jobbak ebben, vagy ez abból adódik, hogy a generalisták nem képesek egyetlen gazdafajra specializálódni, mert folyamatosan adódnak át gazdáról gazdára. „Ez egy érdekes kérdés, amelyet talán megvizsgálunk majd a jövőben” – írta.

A genetikus hozzátette, „gyakorlati szinten azt érzem, hogy amikor felmérjük, mekkora kockázatot jelent egy adott vírus, kulcsfontosságú kérdésnek kell lennie, hogy az általa megfertőzni képes gazdák mennyire lehetnek különbözőek. A kihívás persze az, hogy egy újonnan megjelent virális fenyegetés esetén elképzelhető, hogy még nem fedezte fel az összes lehetséges gazdafaját”.

A kutatók azt találták, hogy az adatbázisokban elérhető szekvenciáknak valaminél több mint egyharmadánál volt megbízhatóan feltüntetve, hogy melyik vírusfajhoz tartoznak. Emiatt egy módszertani újítást kellett bevezetniük, és hálózatelméleti alapokon úgynevezett vírusklikkeket definiáltak, amelyek hasonló mértékű genetikai sokféleséggel rendelkező, elkülönülő rendszertani egységeket képviselnek. Balloux szerint koncepcionálisan ezeknek az operatív taxonómiai egységekhez hasonló vírusklikkeknek a kidolgozása okozta az egyik legnagyobb kihívást a munka során.

Nem egyes vírusokra vagy víruscsaládokra kellene fókuszálni

A kutatók arra jutottak, hogy a gazdaváltások 81 százalékának nincs köze az emberhez, ami szerintük felhívja a figyelmet arra, hogy az általuk feltárt, gerincesek közötti globális víruscserélő hálózat méretét és jelentőségét is alábecsülik. Amint tanulmányukban írják, a vírusok hálózaton belül történő áramlásának vizsgálata értékes felismerésekkel szolgálhat, és hozzájárulhat a pandémiás felkészüléshez.

De miként lehetne ezt a globális víruscserélő hálózatot felderíteni és mire kellene a kutatóknak összpontosítani? Balloux azt állítja, hogy mivel a vírusok felderítésére fordítható erőforrások végesek, a legvalószínűbb járványügyi fenyegetésekre történő fókuszálás azzal a kockázattal jár, hogy még nagyobb rések keletkeznek a széleskörű felderítési képességekben. „Még mindig emlékszem, amikor 2009-ben a H1N1 kialakult mexikói sertésekben, miközben mindannyian a H5N1 madárinfluenzára koncentráltunk Délkelet-Ázsiában” – írta.

A szakember szerint jelenleg nem tudjuk megbízhatóan megjósolni, hol alakul majd ki a következő járvány, vagy hogy milyen formát ölt majd. „Emiatt azt preferálnám, ha erőfeszítéseinket a legvalószínűbb fenyegetésekre történő koncentrálás helyett – ami jelenleg vélhetően a H5N1 madárinfluenza – széleskörű metagenomikai [környezeti DNS-minták genetikai információjának összességét tartalmazó adatsorok általi] felderítésre fordítanánk” – írta Balloux.