Частицы вируса гриппа А приобретают нитевидную форму в неблагоприятных условиях
Вирус гриппа А обычно имеет сферическую форму, но может также образовывать нитевидные вирионы. Авторы статьи в Nature Microbiology разработали подход, позволяющий оценивать соотношение сферических и нитевидных вирусных частиц в образце оптическим методом. Они продемонстрировали, что это соотношение зависит не только от штамма вируса, но и от условий культивирования. Сниженная чувствительность культуры клеток к инфекции или присутствие противовирусного препарата повышают количество нитевидных вирионов.
Морфологически отличные формы (плеоморфия) существуют у многих оболочечных вирусов, включая вирусы кори, лихорадки Эбола, вирус Нипах. Вирусы гриппа А, которые вызывают как сезонные эпидемии гриппа, так и пандемии, тоже производит вирионы различной формы — от небольших сфер размером 100 нм до нитей длиной в несколько микрометров. Формирование нитей требует больше энергии для формирования, и непонятно, в чем их преимущество перед округлыми вирусными частицами. Однако известно было, что вирус гриппа А образует нитеобразные вирионы при заражении животных, но не в культуре тканей. Это позволяло предположить, что форма вириона — часть реакции на внешние условия.
Чтобы найти ответ на этот вопрос, ученые разработали способ получения данных о морфологии вируса в реальном времени — высокочувствительную проточную вирометрию с измерением бокового рассеяния фиолетового света (violet side scatter, VSSC). Они установили, что образцы, обогащенные нитевидными вирионами, рассеивали фиолетовый свет сильнее, чем содержащие только сферические вирионы. Этот подход дает возможность быстро оценивать форму частиц после культивирования в различных условиях.
Сначала авторы исследовали два штамма — A/Puerto Rico/8/34 (PR8) и A/Udorn/72, содержащий сегмент гена гемагглютинина A/Aichi/2/1968-X31 (XUdorn). Сообщалось, что у первого из них сферические вирионы, а у второго нитевидные. Однако на форму вирионов влияли также условия: например, количество нитевидных вирионов XUdorn возрастало при культивировании в клетках почек собаки (MDCK), но не в человеческих клетках Calu3 (аденокарцинома легких). Клетки Calu3 в целом благоприятствовали производству сферических вирионов, а клетки MDCK — производству нитевидных.
В дальнейшие исследования включили четыре штамма — PR8, XUdorn, A/Hong Kong/1968 H3N2 (HK68) и A/California/07/2009 H1N1 (Cal0709),а также добавили еще две линии человеческих клеток; в общей сложности рассмотрели 16 комбинаций вирусклетка. Результаты говорили о том, что появлению нитевидных вирионов способствует пониженная пермиссивность (восприимчивость к вирусу) клетки-хозяина.
Еще один фактор, способствующий образованию нитевидных вирионов, — наличие ослабляющих вирус факторов, таких как антитела или противовирусные малые молекулы, например балоксавир (активный компонент Ксофлюзы). При этом антитело, препятствующее присоединению вируса к клеточной мембране, меньше влияло на форму вириона, чем лекарства, которые ингибировали более поздние стадии жизненного цикла. Изменение формы происходило быстро, в течение нескольких часов. В целом сильным предиктором формы вириона является общая репликативная эффективность вируса.
Авторы предполагают, что нитевидная форма успешнее переживает неблагоприятные для вируса условия. Если этот переход настраивается фенотипически (все генотипы имеют равные шансы изменить морфологию), это способствует сохранению разнообразия, что выгодно для вируса. Как только он приобретает адаптацию, позволяющую ускользнуть от давления отбора, происходит переход к сферической форме.
В дальнейшем исследователи планируют детальнее разобраться, как именно различные антитела влияют на форму вирионов и какую роль в «переключении» формы играют мутации в генах вируса.