Virus H1N1 2009 sdílí rysy viru španělské chřipky

Virus „prasečí chřipky“ udeřil 91 let po španělské chřipce a s ohledem na vysokou úroveň přirozené míry mutací by neměly mít oba viry mnoho společného. Proto imunology a virology velmi překvapil fakt, že protilátky proti hemaglutininu viru španělské chřipky neutralizují nový pandemický chřipkový virus, což platí i obráceně. Vakcína vyvinutá proti prasečí chřipce navozuje tvorbu protilátek, jež jsou schopny neutralizovat virus španělské chřipky.

„To bylo velmi nečekané zjištění, ale brzy nám začalo dávat smysl,“ řekl v rozhovoru pro prestižní vědecký týdeník Science americký virolog Gary Nabel z National Institute of Allergy and Infectious Diseases v Bethesdě. Hemaglutinin je významnou cílovou strukturou pro specifické protilátky vytvářené lidským imunitním systémem proti viru. Po vazbě protilátky na hemaglutinin nemůže virus pronikat do buněk a tím je narušena jeho replikace. Geny pro hemaglutinin chřipkových virů velmi rychle mutují a pod silným selekčním tlakem lidské imunity se molekuly hemaglutininu neustále mění. Důkazem velmi rychlé změny hemaglutininů virů sezonní chřipky je fakt, že vakcíny účinné proti viru momentálně kolujícímu lidskou populací, ztrácejí v další chřipkové sezoně účinnost. Shodná reakce protilátek u virů, jež dělí devadesát let evoluce, se proto jevila jako krajně nepravděpodobná shoda náhod.

Studie týmu Garyho Nabela zveřejněná ve špičkovém lékařském časopise Science Translational Medicine a nezávisle na ní i studie týmu vedeného Ianem Wilsonem ze Scripps Research Institute v kalifornském San Diegu publikovaná v prestižním vědeckém časopisu Science prokázaly, že chřipkové viry z roku 2009 a z roku 1918 mají podobný tvar vrchní části hemaglutininové molekuly. A to navzdory skutečnosti, že aminokyselinové sekvence tohoto proteinu se u obou virů shodují jen z 80 procent. Stejný rozdíl v aminokyselinovém složení hemaglutininu lze pozorovat i u jednoho viru ve dvou po sobě jdoucích chřipkových sezonách. Část hemaglutininové molekuly rozhodující pro infekci buněk i pro reakci protilátek s hemaglutininem je ale u obou pandemických virů výrazně podobnější.

Shoda aminokyselin dosahuje v této části hemaglutininu 95 procent. Sezonní viry a pandemické viry se v tomto kritickém místě hemaglutininu shodují méně než ze 70 procent. Změna aminokyselinového složení hemaglutininu je jen jedním z procesů podílejících se na genetickém driftu. Druhým významným procesem je vznik glykosylačních míst tvořených na molekule hemaglutininu trojicemi aminokyselin. Na ně se mohou vázat cukerné zbytky a glykosylace pak mění povrch hemaglutininu. Tím je bráněno přímé reakci protilátky s povrchovými aminokyselinami glykosylovaného hemaglutininu.

Část molekuly hemaglutininu virů sezonní chřipky H1N1, která je rozhodující pro průnik viru do infikované buňky, nese dvě glykosylační místa. Pandemické viry z roku 1918 a 2009 nemají ve stejné části molekuly hemaglutininu žádné glykosylační místo. Cukerné zbytky na nich navázány nejsou a aminokyselinové sekvence této části hemaglutininu jsou „holé“. Tento fakt má zásadní význam pro imunitní reakci lidského organismu proti hemaglutininům obou pandemických virů.

Pandemický virus vytlačí sezonního konkurenta

„Všechny současné lidské chřipkové viry jsou ‚potomky‘ pandemického viru z roku 1918. Celých jednadevadesát let žijeme v jedné velké éře pandemie z roku 1918,“ říká americký virolog Jeffrey Tautenberger. Gary Nabel porovnal strukturu a tvar hemaglutininových molekul dostupných chřipkových virů H1N1 z let 1918 a 2009, a poskládal tak evoluční historii těchto virů. V roce 1918 se objevil virus španělské chřipky s „holým“ hemaglutininem. Ten měl jen omezené mutační možnosti.

Rozsáhlejší změny aminokyselinové struktury klíčové části hemaglutininové molekuly měly negativní vliv na schopnost viru pronikat do lidských buněk. Proto byly později evolucí upřednostněny viry s hemaglutininem uzpůsobeným ke glykosylaci. Právě viry s „holým“ hemaglutininem kolující lidskou populací před několika desetiletími nabudily imunitní systém starších lidí k obraně, jež se ukázala jako účinná i proti pandemickému viru H1N1 z roku 2009.

„Evoluce nemusí vždycky přinášet jen nové věci. Někdy vrací stav věcí nazpátek,“ říká Rino Rappuoli, který vede vývoj vakcín ze společnosti Novartis Vaccines & Diagnostics.

Tyto objevy objasnily mechanismy, jež dovolují vznik nových pandemických virů genetickým driftem bez genetického shiftu. Nové pandemické viry vznikaly ve dvacátém století výlučně genetickým shiftem, při němž se zcela mění geny pro hemaglutinin a neuraminidázu.

V roce 1957 se objevil virus H2N2 a v roce 1968 virus H3N2. Proto epidemiologové očekávali vznik pandemického viru shiftem na nový hemaglutinin, např. H5 nebo H9. Prakticky nikdo nepočítal s tím, že by nový pandemický virus mohl nést „starý“ hemaglutinin H1. Imunita proti virům H1N1, jež se objevily v roce 1918, však za devadesát let zeslábla natolik, že se tím vytvořil pro nový pandemický virus s hemaglutininem H1 poměrně velký prostor. Pandemický virus přišel z populace prasat, kde se udržely viry H1N1 s „holým“ hemaglutininem.

Virus H1N1 v lidské populaci si vyvinul dvě glykosylační místa proto, že lidé žijí několik desetiletí a chřipkový virus se musí v lidském organismu opakovaně přizpůsobovat reakcím imunitního systému. Prasata, která jsou vykrmována na farmách, žijí jen krátce, a interakce jednotlivých zvířat s virem jsou proto ve srovnání s člověkem krátkodobé. Chřipkový virus je tak v lidské populaci nucen k mnohem rychlejší evoluci než v populaci prasat nebo drůbeže.

Gary Nabel je přesvědčen, že pandemický chřipkový virus z roku 2009 bude do určité míry kopírovat evoluci, jakou prodělal ve dvacátém století virus španělské chřipky. Také v hemaglutininu pandemického viru z roku 2009 se zřejmě dříve či později objeví glykosylační místa. Pro vývoj vakcín proti variantám pandemického viru z roku 2009 bude proto možné využít viry, které budou mít uměle glykosylovaný hemaglutinin.

Jeffrey Tautenberger vidí na nástupu pandemického viru H1N1 z roku 2009 dokonce pozitivní momenty. Tento virus zřejmě vytlačí sezonní virus H3N2, který způsobuje většinu úmrtí u seniorů. Pacienti této věkové skupiny patří k nejodolnějším k novému pandemickému viru, a tak se můžeme dočkat toho, že počty a závažnost zdravotních komplikací u seniorů během chřipkové sezony významně poklesnou.

Zdroj: Medical Tribune