Člověk, který měl spalničky před 100 lety, pomohl vědcům vystopovat původ viru

Nemocná lidská plíce, fixovaná v konzervačním formalínu po více než 100 let, pomohla vědcům vystopovat historii viru spalniček a umístit jeho původ až do šestého století před naším letopočtem

Po léta ležela plíce ve sklepě berlínského Muzea historie medicíny spolu se stovkami dalších vzorků plic, které byly shromážděny a konzervovány mezi 70. a 30. lety 19. století. Na lovu dobře zachovalých respiračních patogenů sestoupil virolog Sébastien Calvignac-Spencer z Institutu Roberta Kocha se svým výzkumným týmem do sklepa a nahlédl do každé sklenice. „Je otázkou náhody“, že tým našel plíce patřící dvouletému pacientovi se spalničkami, který na tuto nemoc zemřel v roce 1912, řekl Calvignac-Spencer.

Týmu se podařilo získat vzorky viru ze 108 let staré plicní tkáně a použít genetický materiál – nejstarší genom spalniček, který byl kdy sekvencován – aby se dozvěděl více o původu patogenu. V nové studii, která byla dnes (18. června) zveřejněna v časopise Science, odhadují, že spalničky se mohly od svého nejbližšího známého příbuzného, dnes již vymýceného viru dobytka, oddělit již v roce 528 př. n. l.

Nový odhad naznačuje, že virus může být „o více než 1 000 let starší než jakýkoli předchozí odhad“, uvedl Calvignac-Spencer pro Live Science.

Související: Podle zprávy z roku 2011 v časopise Molecular Biology and Evolution (MBE) se 11 (někdy) smrtelných nemocí, které přeskočily mezi druhy

Vzácný nález

Předchozí studie předpokládaly, že spalničky a vymřelý virus skotu, zvaný rinderpest, se oddělily od svého posledního společného předka mezi 11. a 12. stoletím. Nicméně perský lékař Muhammad ibn Zakaríja al-Rází napsal klinický popis spalniček v 10. století, takže něco nesedělo.

„Rozdělení spalniček a zarděnek je zjevně podhodnocené,“ řekl Joel Wertheim, autor zprávy MBE a docent medicíny na Kalifornské univerzitě v San Diegu, který se na nové studii Science nepodílel. Toto podhodnocení vyplývá ze dvou zásadních problémů: nedostatku starých vzorků spalniček a chybných předpokladů o tom, jak virus mutuje v čase, které vychylují evoluční modely směrem ke „směšně nedávnému datu“, řekl Wertheim časopisu Live Science.

Wertheim a jeho spoluautoři sestavili nový model, který tyto faktory zohlednil, a posunuli datum vzniku viru na konec devátého století, ale „nemysleli jsme si, že máme pravdu,“ řekl. Nyní Calvignac-Spencer a jeho tým dospěli k realističtějšímu odhadu, částečně díky tomu, že do své analýzy zahrnuli nově objevený exemplář z roku 1912, řekl Wertheim.

Související:

Předtím, než tým našel vzorek z roku 1912, pocházel nejstarší genom spalniček, který byl kdy sekvencován, z roku 1954, poznamenali autoři. Vědci odhadují rychlost evolučních změn, neboli jak moc a jak rychle virus mutuje, porovnáváním vzorků získaných v různých dobách a sledováním rozdílů v jejich genetickém kódu. Čím více a starších vzorků zkoumáme, tím je tato rychlost změn jasnější, uvedl Calvignac-Spencer.

Páteří viru spalniček je však RNA, typ genetického materiálu, který se ve srovnání se svým pevnějším příbuzným DNA rychle rozkládá. Vzorek z roku 1912 tomuto osudu unikl, protože plíce byly fixovány ve formalínu, konzervačním prostředku, který zastavuje chemické reakce, jež by jinak RNA degradovaly. Formalin také „přilepí“ zakonzervovanou RNA k okolním molekulám, což ztěžuje její extrakci, uvedl Calvignac-Spencer.

Pro odlepení RNA tým odřízl 0,007 unce (200 miligramů) tkáně z plic a tento malý vzorek uvařil, což způsobilo, že se lepkavé molekuly uvnitř rozpadly, aniž by se RNA zničila. Tým pak ze zachráněné RNA sestavil „téměř kompletní“ genom, napsali. Aby tým dále obohatil svůj evoluční model, prohledal sbírku genetických vzorků v Německé národní referenční laboratoři a našel dva vzorky spalniček odebrané v roce 1960, které přidal do své analýzy.

Stavba lepších modelů

Tým sestavil svůj evoluční model ze vzorku z roku 1912, vzorků z roku 1960 a 127 dalších vzorků, většinou odebraných v 90. letech 20. století nebo později. Druhý model porovnával asi 50 sekvencí spalniček s virem zarděnek, který byl v roce 2011 prohlášen za eradikovaný, a jeho nejbližším příbuzným virem peste des petits ruminants (PPRV), který infikuje kozy a ovce, aby upřesnil, kdy se tyto patogeny oddělily od svého společného předka.

V obou těchto modelech vzal tým v úvahu jev zvaný „purifikační selekce“, který mnoho předchozích studií přehlíželo, uvedl Calvignac-Spencer. Zatímco některé evoluční tlaky přidávají do genomu užitečné mutace a udržují ho v průběhu času stabilní, tzv. purifikační selekce čistí škodlivé mutace z genomu dříve, než se stihnou nahromadit. Tyto vzájemně se doplňující síly pomáhají určovat tempo evolučních změn, takže chceme-li odhadnout, kdy se spalničky objevily poprvé, musíme zohlednit purifikační selekci, řekl Wertheim.

„Zohledněním purifikační selekce se můžete změnit o řád,“ řekl. Purifikační selekce částečně způsobuje, že některé segmenty genomu mutují snadno a často, zatímco jiné se téměř nemění, dodal. „Budete mít několik mutací zasahujících stále do stejné pozice,“ ale protože máte k dispozici pouze omezený počet vzorků, můžete některé z těchto mutací přehlédnout, řekl Calvignac-Spencer. Tým navrhl svůj model tak, aby tyto mutace, které by jinak mohly být přehlédnuty, zachytil.

Na základě toho, kdy se zarděnky a spalničky rozdělily, „nejčasnější možné datum vzniku spalniček v lidské populaci“ nastalo kolem šestého století před naším letopočtem, Přesné datum, kdy se lidé poprvé nakazili virem, však zůstává neznámé.

Autoři poznamenali, že zhruba před 2 000 až 2 500 lety začali lidé budovat dostatečně velká sídla, aby se v nich spalničky mohly vyskytovat, což viru nabídlo příležitost se usadit. Spalničky mají tendenci ustupovat v komunitách s méně než 250 000 jedinci, protože obyvatelé se rychle stávají vůči nemoci imunní nebo na ni umírají, takže „malé lidské populace mohly sloužit pouze jako mrtví hostitelé,“ napsali.

Calvignac-Spencer uvedl, že má zájem o odhalení dávných vzorků spalniček, pokud existují, aby se dále zpřesnilo naše chápání historie tohoto patogenu. Wertheim uvedl, že předpokládá, že se do pátrání po dávných vzorcích, které se skrývají ve sklepích muzeí a v nemocničních archivech, zapojí více virologů.

„Byl jsem ohromen, když jsem viděl, že se jim podařilo z plicní tkáně vytáhnout více než 100 let starý virus,“ řekl Wertheim. Myslím, že více virologů začne používat „starší a starší viry, protože lidé budou ambicióznější a povzbuzeni těmito výsledky,“ dodal.“

• 20 nejhorších epidemií a pandemií v historii
• 12 nejsmrtelnějších virů na Zemi
• 10 nejzáhadnějších nemocí

Původně publikováno na Live Science.

.