Egy 100 éve kanyarós ember segít a tudósoknak a vírus eredetének nyomon követésében

Egy beteg emberi tüdő, amelyet több mint 100 évig tartósítószerben, formalinban rögzítettek, segített a tudósoknak a kanyaróvírus történetének nyomon követésében, és a vírus eredetét egészen a Krisztus előtti hatodik századig visszavezetni

A tüdő évekig a berlini Orvostörténeti Múzeum pincéjében hevert több száz más tüdőmintával együtt, amelyeket az 1870-es és 1930-as évek között gyűjtöttek és konzerváltak. A Robert Koch Intézet virológusa, Sébastien Calvignac-Spencer és kutatócsoportja jól megőrzött légúti kórokozók után kutatva leereszkedett a pincébe, és belenézett minden egyes üvegbe. “A szerencsés véletlen műve”, hogy a csapat talált egy tüdőt, amely egy kétéves kanyarós betegé volt, aki 1912-ben halt bele a betegségbe – mondta Calvignac-Spencer.

A csapatnak sikerült a 108 éves tüdőszövetből vírusmintát kinyernie, és a genetikai anyagot – a valaha szekvenált legrégebbi kanyarógenomot – felhasználva többet megtudni a kórokozó eredetéről. A Science című folyóiratban ma (június 18-án) közzétett új tanulmányukban úgy becsülik, hogy a kanyaró már i. e. 528-ban eltérhetett legközelebbi ismert rokonától, egy mára kiirtott szarvasmarhavírustól.

Az új becslés szerint a vírus “több mint 1000 évvel idősebb lehet, mint bármely korábbi becslés” – mondta Calvignac-Spencer a Live Science-nek.

Kapcsolódó adatok: 11 (néha) halálos betegség, amelyek átugrottak a fajok között

Egy ritka lelet

A korábbi tanulmányok azt jósolták, hogy a kanyaró és a kihalt marhavírus, a rinderpest nevű vírus a 11. és 12. század között vált el a legutóbbi közös ősüktől, a Molecular Biology and Evolution (MBE) folyóiratban 2011-ben megjelent jelentés szerint. A perzsa orvos, Muhammad ibn Zakariya al-Razi azonban a 10. században írt klinikai leírást a kanyaróról, így valami nem stimmel.

“A kanyaró és a rinderpestis közötti megosztottságot egyértelműen alábecsülték” – mondta Joel Wertheim, az MBE-jelentés szerzője, a San Diegó-i Kaliforniai Egyetem orvostudományi adjunktusa, aki nem vett részt a Science új tanulmányában. Ezek az alulbecslések két kritikus problémából adódnak: a régi kanyaró minták hiányából és a vírus időbeli mutációjával kapcsolatos hibás feltételezésekből, amelyek az evolúciós modelleket egy “nevetségesen friss időpont felé ferdítik”, mondta Wertheim a Live Science-nek.

Wertheim és szerzőtársai új modellt építettek, hogy figyelembe vegyék ezeket a tényezőket, és a kilencedik század végére tolták vissza az eredet dátumát, de “nem gondoltuk, hogy igazunk van”, mondta. Most Calvignac-Spencer és csapata egy reálisabb becsléshez jutott, részben azzal, hogy az újonnan felfedezett 1912-es példányt is bevonták az elemzésbe – mondta Wertheim.

Kapcsolódó adatok: Going viral: 6 új felfedezés a vírusokról

A szerzők megjegyezték, hogy mielőtt a csapat megtalálta az 1912-es mintát, a legrégebbi valaha szekvenált kanyarógenom 1954-ből származott. A tudósok az evolúciós változás ütemét, vagyis azt, hogy egy vírus mennyit és milyen gyorsan mutálódik, úgy becsülik meg, hogy különböző időpontokban gyűjtött mintákat hasonlítanak össze, és nyomon követik a genetikai kódjukban lévő különbségeket. Minél több és régebbi mintát vizsgálunk, annál világosabbá válik a változás mértéke, mondta Calvignac-Spencer.

A kanyaróvírus gerince azonban RNS, egy olyan típusú genetikai anyag, amely gyorsan lebomlik a DNS-hez képest, mint robusztusabb rokona. Az 1912-es minta megmenekült ettől a sorstól, mert a tüdőt formalinban rögzítették, egy olyan tartósítószerben, amely megállítja azokat a kémiai reakciókat, amelyek egyébként lebontanák az RNS-t. Calvignac-Spencer szerint a formalin a konzervált RNS-t a közeli molekulákhoz “ragasztja”, ami megnehezíti a kivonását.

Az RNS ragasztásának feloldásához a csapat 0,007 uncia (200 milligramm) szövetet vágott le a tüdőből, és az apró mintát felforralta, aminek hatására a benne lévő ragadós molekulák szétváltak anélkül, hogy az RNS elpusztult volna. A csapat ezután a megmentett RNS-ből “majdnem teljes” genomot konstruált – írták. Evolúciós modelljük további gazdagítása érdekében a csapat átkutatta a Német Nemzeti Referencia Laboratórium genetikai mintagyűjteményét, és talált két 1960-ban gyűjtött kanyarós mintát, amelyeket hozzáadhatott az elemzéséhez.

Jobb modellek építése

A csapat az 1912-es minta, az 1960-as minták és 127 további minta alapján építette fel evolúciós modelljét, amelyek többségét az 1990-es években vagy azután gyűjtötték. Egy második modellben mintegy 50 kanyaró szekvenciát hasonlítottak össze a 2011-ben felszámoltnak nyilvánított rinderpest vírussal és annak legközelebbi rokonával, a kecskéket és juhokat fertőző peste des petits ruminants (PPRV) vírussal, hogy pontosan meghatározzák, mikor váltak el ezek a kórokozók közös ősüktől.

A csapat mindkét modellben figyelembe vette a “tisztító szelekciónak” nevezett jelenséget, amelyet sok korábbi tanulmány figyelmen kívül hagyott, mondta Calvignac-Spencer. Míg bizonyos evolúciós nyomások hasznos mutációkat adnak hozzá a genomhoz, és idővel stabilan tartják azt, az úgynevezett tisztító szelekció megtisztítja a káros mutációkat a genomból, mielőtt azok felhalmozódhatnának. Ezek az egymást kiegészítő erők segítenek meghatározni az evolúciós változások ütemét, így ahhoz, hogy megbecsüljük, mikor jelent meg először a kanyaró, figyelembe kell vennünk a tisztító szelekciót – mondta Wertheim.

“A tisztító szelekció figyelembevételével egy nagyságrenddel lehet változtatni” – mondta. A tisztító szelekció részben azt okozza, hogy a genom bizonyos szegmensei könnyen és gyakran mutálódnak, míg mások alig változnak – tette hozzá. “Több mutáció is újra és újra ugyanazt a pozíciót fogja érinteni”, de mivel csak korlátozott számú mintával rendelkezünk, előfordulhat, hogy néhány ilyen mutáció kimarad, mondta Calvignac-Spencer. A kutatócsoport úgy tervezte meg modelljét, hogy megragadja ezeket a mutációkat, amelyek egyébként kimaradhatnak.

A rohamkór és a kanyaró szétválásának időpontja alapján “a kanyaró emberi populációkban való megjelenésének legkorábbi lehetséges időpontja” az i. e. hatodik század körülre tehető, bár a pontos időpont, amikor a vírus először fertőzte meg az embereket, továbbra sem ismert.

A szerzők megjegyezték, hogy körülbelül 2000 és 2500 évvel ezelőtt az emberek olyan nagy településeket kezdtek építeni, amelyek elég nagyok voltak ahhoz, hogy egy kanyarójárványt eltartsanak, így a vírusnak lehetősége nyílt arra, hogy megtelepedjen. A kanyaró hajlamos elhalni a 250 000 főnél kisebb közösségekben, mivel a lakosok gyorsan immunissá válnak a betegségre, vagy belehalnak, így “a kis emberi populációk csak zsákutcaként szolgálhattak” – írták.

Calvignac-Spencer elmondta, hogy érdekli az ősi kanyaró minták feltárása, ha léteznek, annak érdekében, hogy tovább finomítsuk a kórokozó történetének megértését. Wertheim azt mondta, hogy előrejelzése szerint még több virológus fog csatlakozni a múzeumi pincékben és kórházi archívumokban megbúvó ősi minták utáni vadászathoz.

“Megdöbbentem, amikor láttam, hogy képesek voltak kihúzni egy több mint 100 éves vírust a tüdőszövetből” – mondta Wertheim. Úgy gondolom, hogy egyre több virológus kezd majd “egyre régebbi vírusokat használni, ahogy az emberek egyre ambiciózusabbak lesznek, és ezek az eredmények bátorítják őket” – tette hozzá.

• A történelem 20 legsúlyosabb járványa és világjárványa
• A Föld 12 leghalálosabb vírusa
• Top 10 rejtélyes betegség

Eredetileg megjelent a Live Science-en.