Историю всех вирусных заболеваний человека можно узнать по одной капле крови

Новый метод, разработанный учеными из Медицинского Института Ховарда Хьюса (Howard Hughes Medical Institute, HHMI, США), позволяет выяснить, какие вирусные инфекции имеет или ранее перенес человек, исследовав лишь одну каплю его крови. Метод, названный VirScan, является эффективной альтернативой существующим методам диагностики, выявляющим только специфичные вирусы в одном исследовании.

С помощью VirScan можно за одно исследование определить все вирусы, инфицировавшие человека за всю его жизнь, не ограничивая результаты теста выявлением специфичных вирусов. Данный подход позволит раскрыть неожиданные факторы, влияющие на здоровье каждого отдельного пациента, а также расширит возможности анализа и сравнения вирусных инфекций в больших популяциях. Стоимость комплексного анализа одного образца крови составит приблизительно 25 долларов США.

Разработкой метода VirScan руководил Стивен Элледж (Stephen Elledge), исследователь из HHMI при Женской Больнице Бригхэм (Brigham and Women's Hospital, США). Элледж и его коллеги уже использовали VirScan для скрининга крови 569 человек, проживающих в США, Южной Африке, Таиланде и Перу. Ученые описали свой метод и опубликовали результаты исследований в новом номере журнала Science.

VirScan позволяет провести скрининг крови на наличие антител против любого из 206 видов вирусов, способных инфицировать человека. Известно, что иммунная система наращивает производство специфических антител против патогена при первом его обнаружении. Организм может продолжить вырабатывать антитела в течение многих лет или десятилетий после того, как инфекция была уничтожена. Это означает, что VirScan не только определяет вирусные инфекции, с которыми активно борется иммунная система обследуемого человека, но также позволяет узнать, какие вирусные инфекции он перенес в прошлом.

Чтобы разработать новый тест, Элледж и его коллеги синтезировали более 93 тыс. коротких фрагментов ДНК, кодирующих различные участки вирусных белков. Они вводили фрагменты ДНК в бактериофаги — вирусы, инфицирующие бактерий. Каждый бактериофаг синтезировал один из участков вирусного белка и экспонировал его на своей поверхности. Бактериофаги способны представить на своей поверхности белковые последовательности более 1000 известных штаммов вирусов человека.

Антитела крови обнаруживают вирусные мишени путем распознавания эпитопов на поверхности вируса. При проведении исследования с помощью VirScan все бактериофаги, экспонирующие пептиды, смешиваются с образцом изучаемой крови. Противовирусные антитела в крови обнаруживают и связываются с эпитопами-мишенями на белках, экспонируемых бактериофагами. Затем ученые определяют бактериофагов, которые связались с антителами, и если секвенировать ДНК этих бактериофагов, можно выявить, какие части белка вируса были связаны к антителами в образце крови. Это позволяет определить, с какими вирусами ранее сталкивалась иммунная система человека в результате инфекции или вакцинации. По словам Элледжа, чтобы исследовать 100 образцов крови потребуется около 2-3 дней при условии использования оптимального секвенатора. По словам ученого, скорость исследования будет увеличиваться по мере технологического прогресса.

Эффективность нового метода была оценена на группе пациентов, инфицированных известными вирусами, включая ВИЧ и гепатит С. «Чувствительность метода варьировала от 95% до 100%, а специфичность была высокой, поскольку метод не выявлял вирусную инфекцию у людей, у которых она отсутствовала», — говорит Элледж.

Элледж и его коллеги использовали VirScan для анализа антител у 569 человек из четырех стран, исследуя около 100 млн. потенциальных взаимодействий между антителами и эпитопами. Результаты их исследования показали, что в организме человека в среднем содержатся антитела к десяти различным видам вирусов. Как и ожидалось, антитела против некоторых вирусов были распространены среди взрослых, но не среди детей, что говорит о том, что дети еще не были подвержены действию этих вирусов. В организме людей, проживающих в Южной Африке, Перу и Таиланде, как правило содержались антитела против большего числа вирусов, чем в организме людей из США. Исследователи также продемонстрировали, что в организме ВИЧ-инфицированных людей, содержатся антитела против большего числа вирусов, чем у ВИЧ-отрицательных людей.

По словам Элледжа, метод будет совершенствоваться, поскольку его научная группа продолжает анализировать образцы крови. Результаты их исследований, содержащие сведения о вирусных эпитопах, могут оказать значимое влияние на разработку вакцин.

По словам ученого, подход, разработанный его исследовательской командой, не ограничивается противовирусными антителами. Его лаборатория также использует этот метод для определения антител, атакующих собственные ткани организма при некоторых аутоиммунных заболеваниях. Аналогичный подход можно также использовать для скрининга антител против других типов патогенов.