Отслеживание вируса, стоящего за кризисом бугорчатки кожи крупного рогатого скота в Индии
В мае 2022 года по всей Индии крупный рогатый скот начал гибнуть от загадочной болезни. С тех пор около 100 000 коров погибли от разрушительной вспышки бугорчатки кожи, которую идентифицировали ученые. Вспышка серьезно затронула сельскохозяйственный сектор страны, приведя к огромным экономическим потерям.
«Это была катастрофа в некотором роде… чрезвычайная ситуация национального масштаба», — говорит Утпал Тату, профессор кафедры биохимии Индийского института науки (IISc).
Тату входит в состав межведомственной группы, которая решила исследовать причину вспышки. Их исследование, опубликованное в BMC Genomics, дает важное представление об эволюции и происхождении штаммов вируса, подпитывающих ее.
Болезнь — это вирусная инфекция, вызываемая вирусом бугорчатки кожи крупного рогатого скота (LSDV), который передается насекомыми, такими как мухи и комары. Она вызывает лихорадку и кожные узелки и может быть смертельной для скота. LSDV был впервые обнаружен в Замбии в 1931 году и оставался ограниченным регионом к югу от Сахары до 1989 года, после чего начал распространяться на Ближний Восток, Россию и другие страны Юго-Восточной Европы, а затем и в Южную Азию. В Индии произошли две крупные вспышки этой болезни: первая в 2019 году и более тяжелая в 2022 году, заразившая более 2 миллионов коров.
Для расследования текущей вспышки группа в сотрудничестве с ветеринарными институтами собрала образцы кожных узелков, крови и назальные мазки у зараженного скота в различных штатах, включая Гуджарат, Махараштру, Раджастхан и Карнатаку. Они провели полногеномное секвенирование ДНК, выделенной из 22 образцов.
«Самая большая проблема заключалась в отсутствии установленного конвейера для секвенирования и анализа генома LSDV. Нам пришлось адаптировать методы из исследований COVID-19», — объясняет Анкит Кумар, аспирант IISc и соавтор исследования. «Данных также было мало, поэтому мы собрали все доступные глобальные последовательности генома LSDV, чтобы сделать наш анализ надежным».
Их геномный анализ выявил два различных варианта LSDV, циркулирующих в Индии: один с небольшим количеством генетических вариаций, а другой — с большим. Последовательность с меньшим количеством вариаций была генетически похожа на штаммы 2019 года (Ранчи) и 2020 года (Хайдарабада), секвенированные ранее. Однако образцы с большим количеством вариаций оказались похожи на штаммы LSDV из вспышки в России в 2015 году.
Кумар отмечает, что ранее о таких высоковариабельных штаммах LSDV в Индии не сообщалось. Вирусы, у которых генетическим материалом является ДНК (как у LSDV), обычно более стабильны, чем РНК-вирусы. Поэтому обнаружение такого большого количества генетических вариаций стало неожиданностью и может объяснить тяжесть заболевания.
Команда обнаружила большое количество генетических вариаций — более 1800. К ним относятся делеции и инсерции в различных генах, однонуклеотидные замены в ДНК (SNP) и генетические вариации в межгенных областях. Важно, что они обнаружили большое количество генетических вариаций в вирусных генах, критически важных для связывания с клетками хозяина, уклонения от иммунного ответа и эффективной репликации. Вероятно, это усилило способность вируса вызывать заболевание.
«В районах, где мы обнаружили высокоразнообразные штаммы, у скота развивались более тяжелые симптомы. Это позволяет предположить, что генетические вариации могут повышать вирулентность», — говорит Кумар.
Такое понимание может проложить путь к улучшенной диагностике, вакцинам и мерам борьбы с возникающими инфекционными заболеваниями, угрожающими скоту и средствам к существованию. Исследовательская группа Тату проводила аналогичные исследования по COVID-19 во время пандемии, а недавно — по вирусу бешенства.
«Геномные данные окажутся бесценными для разработки вакцин, выявляя молекулярные "горячие точки" и генетические вариации, на которые нужно нацеливаться», — отмечает Тату. — «Это первая работа, характеризующая геномный ландшафт LSDV во время вспышки в Индии в национальном масштабе».
Исследование представляет собой пример подхода «Единое здоровье», в рамках которого многопрофильные команды, включая молекулярных биологов, специалистов по вычислительным методам и ветеринарных врачей, объединяются для решения вопросов национальной значимости.
Тату также подчеркивает, насколько важным для отслеживания вариантов по всей стране было сотрудничество между ветеринарными экспертами и несколькими научными учреждениями. «Мы многому научились у ветеринарных врачей, — говорит он. — Они понимают ситуацию на местах, и их восприятие болезни было для нас очень важным».