Учёные договорились отныне классифицировать вирусы по-новому. Новый подход лучше отражает разнообразие этих форм жизни, позволяет отслеживать их эволюцию и облегчает их исследование. К тому же он больше похож на классификацию клеточных организмов, чем ранее принятое деление.

Подробности изложены в научной статье, опубликованной в журнале Nature Microbiology Международным комитетом по таксономии вирусов (ICTV). В состав большой группы, работавшей над новой классификацией, входят и российские учёные.

Во время пандемии COVID-19, пожалуй, нет смысла напоминать о важности исследования вирусов. Но для биологов эти объекты важны не только потому, что некоторые из них опасны для человека.

Являясь одной из главных причин смертности для многих биологических видов, вирусы фактически управляют целыми экосистемами. Кроме того, здоровый живой организм, будь то животное, растение или даже гриб, тоже носит в себе незваных гостей, и их взаимодействие с хозяином только изучается. Наконец, эти крошечные паразиты могут переносить ДНК от одного вида к другому, превращая эволюционное древо в запутанную сеть с горизонтальными связями.

Биологическая классификация вирусов зародилась в середине XX века. В 1996 году, после десятилетий работы исследователей со всего мира в этой области, ICTV утвердил её современный вариант. Он включает пять рангов: вид, род, подсемейство, семейство и порядок. Однако новым открытиям всё чаще становится тесно в этих рамках.

"Всего известно около шести тысяч видов вирусов. Однако открытие новых видов в последние годы нарастает лавинообразно благодаря внедрению методов высокопроизводительного секвенирования", — объясняет первый автор статьи Александр Горбаленя, профессор факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ имени М. В. Ломоносова и бывший вице-президент ICTV.

Накопленная статистика показывает, что генетическое разнообразие вирусов очень велико. Оно сравнимо с разнообразием клеточных форм жизни или даже превосходит его.

Поэтому после нескольких лет интенсивных обсуждений ICTV представил новую классификацию вирусов. К пяти прежним рангам добавлены десять новых. Теперь полная система ранжирования выглядит так: вид, род, подрод, подсемейство, семейство, подпорядок, порядок, подкласс, класс, подтип, тип, подцарство, царство, поддомен и домен (он же надцарство).

Легко заметить, что восемь из десяти новых рангов более общие, чем порядок. Они были введены, чтобы охватить самые эволюционно далёкие друг от друга ветви виросферы.

Также очевидно, что новая схема очень напоминает классификацию клеточных форм жизни. В ней выделены в общем те же ранги. Например, каждый из нас относится к виду людей разумных, роду людей, подсемейству гоминин, семейству гоминид, подотряду (аналог подпорядка) обезьян (человек не только произошёл от обезьян, он и есть обезьяна!), отряду (аналог порядка) приматов, подклассу настоящих зверей (поэтому можно смело говорить своему начальнику, что он настоящий зверь!), классу млекопитающих, подтипу позвоночных, типу хордовых, подцарству многоклеточных животных, царству животных, поддомену униконтов и домену эукариот. Вирусы теперь можно классифицировать столь же подробно.

"Теперь вирусы можно группировать на всём диапазоне уровня их сходства, используя компьютерные методы сравнительной геномики и принципы, установленные для клеточных организмов Карлом Линнеем и Чарльзом Дарвином", — резюмирует Горбаленя.

Новые ранги классификации только что введены и едва начали заполняться. Так, пока выделен только один конкретный, имеющий собственное название и признаки, домен вирусов — Riboviria.

Это отнюдь не значит, что все известные вирусы относятся именно к нему. Например, человеческий вирус простого герпеса-1 (ВПГ-1) явно не подпадает под критерии принадлежности к Riboviria. Но учёные пока не готовы сформулировать признаки домена, к которому относится ВПГ-1, и дать ему название.

Аналогично, пока не выделены никакие конкретные поддомены, царства и подцарства вирусов. Но уже ясно, например, что виновник текущей пандемии SARS-CoV-2 и вирус Эбола, вероятно, относятся к разным царствам, хотя и одному домену (как животные и грибы). Зато, скажем, классов выделено уже шесть.

Благодаря наличию рангов такого уровня новая система гораздо лучше отражает степень эволюционного родства разных вирусов, чем прежняя, где самым общим рангом был порядок. В самом деле, было бы нелепо оборвать классификацию клеточных форм жизни на уровне отрядов и не принимать во внимание, что у человека гораздо больше сходства и родства с лошадьми, чем с лягушками и тем более грибами. Теперь наступило время создать иерархию такого масштаба и для вирусов.

"Например, SARS-CoV, относящийся к тому же виду, что и SARS-CoV-2, и вирус Эбола настолько же далеки друг от друга, как человек и дрожжи в таксономии клеточных форм жизни. Такое сравнение стало возможным только в рамках новой ранговой структуры", — подчёркивает Горбаленя.

Science (США): биологи изобрели новый способ борьбы с вирусами — с помощью крови лам и молекулярного суперклея

Группа ученых разработала методику, потенциально способную обеспечить прорыв в использовании антител для лечения инфекционных заболеваний и рака, пишет Science. Склеенные вместе антитела из крови лам показали при опытах на мышах хорошую эффективность. Поможет ли новый метод бороться с будущими пандемиями?

В течение более 20 лет ученые пытались — с переменным успехом — внедрить антитела в новые методы лечения бактериальных и вирусных инфекций. Теперь же одна группа ученых предложила совершенно новый подход: они предложили соединять крошечные антитела из крови ламы с помощью своего рода бактериального суперклея. Эти сцепленные между собой антитела защищают мышей от двух опасных вирусов, а также способны подавлять другие патогенные микроорганизмы.

В своей новой работе ученым удалось «обойти множество препятствий», которые мешали успеху прежних исследований, о чем рассказала белковый инженер Дженнифер Мейнард (Jennifer Maynard) из Техасского университета в Остине. «Я думаю, что это станет технологией широкого применения, которую можно будет эффективно использовать для лечения инфекционных заболеваний и рака».

Антитела лечат целый ряд заболеваний, включая онкологические и аутоиммунные заболевания. Некоторые рекомбинированные антитела уже были одобрены в качестве метода лечения инфекционных заболеваний, однако производить функционирующие антитела сложно по нескольким причинам. Процесс внесения генетических изменений в клетки для производства антител может оказаться очень проблематичным, и искусственно созданные молекулы могут не принять правильную форму, чтобы затем выполнять свою функцию. Потенциальная альтернатива — это миниатюрные антитела, взятые из иммунных клеток лам, верблюдов и акул, размер которых примерно в два раза меньше размера стандартных антител. Производить эти крошечные белки можно будет быстрее и дешевле, чем их более крупные аналоги, и они всегда принимают правильную форму. 

Вместе со своими коллегами молекулярный биолог Пол Вихгерс Шройр (Paul Wichgers Schreur) из биоветеринарной исследовательской лаборатории захотел выяснить, могут ли эти миниатюрные антитела обеспечить защиту от буниавирусов — группы вирусов, которые, как предупреждает Всемирная организация здравоохранения, могут вызывать эпидемии в будущем. Ученые проверили эффективность этих антител в борьбе с двумя такими вирусам. Лихорадка долины Рифт в основном поражает домашний скот в странах Африки и Средней Азии, однако время от времени ей заражаются и люди. Вирус Шмалленберг, открытый в Германии в 2011 году, не вызывает болезнь у людей, но у овец и коз он провоцирует невынашивание и тяжелые врожденные патологии.

Сначала ученые ввели ламам один из этих двух вирусов, а затем выделили из крови животных иммунные клетки, которые продуцируют антитела. Результаты исследования показали, что иммунные клетки лам начали вырабатывать более 70 разновидностей крошечных антител, которые распознавали и прицеплялись к белкам этих двух вирусов.

Чтобы определить, насколько эффективными были эти миниатюрные антитела, ученые проверили, могут ли эти молекулы остановить вирусы, способные поражать клетки почек обезьян. Разрозненные антитела показали низкую эффективность, поэтому ученые решили их смешать. Именно в этот момент они воспользовались бактериальным суперклеем, который состоит из двух типов фрагментов белка бактерии Streptococcus pyogenes. Когда фрагменты разных типов встречаются, они склеиваются друг с другом. Если эти фрагменты связаны с другими молекулами, то эти молекулы тоже склеиваются. С помощью этого суперклея ученым удалось связать два или три антитела ламы, которые затем вместе атаковали на вирус. Вихгерс Шройр и его коллеги обнаружили, что сцепленные между собой антитела демонстрируют гораздо более высокую эффективность в борьбе с вирусами, нежели разрозненные антитела.

Затем ученые проверили склеенные бактериальным клеем антитела на мышах, которым предварительно ввели смертельные дозы одного из двух упомянутых выше вирусов. Все мыши, зараженные вирусом долины Рифт и не получившие никакого лечения, погибли в течение трех дней, однако более 20% грызунов, которые получили дозу сцепленных между собой антител, остались живы спустя 10 дней. Этот метод лечения показал эффективность и в лечении вируса Шмалленберг: одна комбинация антител спасла всех мышей, которым ее ввели, тогда как все мыши из контрольной группы погибли в течение пяти дней. Об этом ученые написали в своей статье, опубликованной в eLife.

По словам Вихгерса Шройра, результаты их исследования доказывают, что подход, предполагающий использование крошечных антител, «возможен и несет в себе новые возможности для оптимизации». Ученым все еще нужно ответить на несколько вопросов, прежде чем они смогут начать испытывать этот подход на людях, — к примеру, смогут ли они производить достаточное количество сцепленных между собой антител. По словам Вихгерса Шройра, этот подход может продемонстрировать свою эффективность и в лечении других типов вирусов, однако, вероятнее всего, ученые не успеют доработать его, чтобы его можно было использовать для борьбы с текущей пандемией.