• Поделиться

Лихорадка Зика известна с 1947 года, когда она была впервые обнаружена у макак резус в Уганде [1]. Спустя пять лет случаи заболевания были зарегистрированы у людей в Уганде и Танзании, а в дальнейшем эпидемии лихорадки Зика случались не только в Африке, но и в Азии. Вирус Зика привлек к себе повышенное внимание весной 2015 года, когда вспышка началась в Бразилии, а затем перекинулась на другие страны Южной Америки, с единичными случаями в США и Европе. Оказалось, что в районах эпидемии существенно увеличивается вероятность рождения детей с микроцефалией, а также учащаются случаи проявления синдрома Гийена — Барре. У большинства матерей, младенцы которых умирали от микроцефалии в течение 20 часов с момента рождения, были симптомы лихорадки на первом или втором триместре беременности
1 февраля 2016 Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила лихорадку Зика международной угрозой общественному здоровью. В настоящее время не существует вакцин или препаратов от этого вируса, а случаи заражения с начала января 2014 зарегистрированы в 33 странах [2 — 4].

Эпидемия вируса, сопутствующие заболевания и лечение

Вирус Зика относится к тому же семейству флавивирусов, что и вирус гепатита С, вирус Денге, вирус желтой лихорадки, вирус Западного Нила и вирус Чикунгунья. От желтой лихорадки и лихорадки Денге суммарно в год погибает около 50 тысяч человек, а количество зараженных достигает сотен тысяч и даже сотен миллионов соответственно [5; 6]. Вирус Зика не вызывает такой смертности, однако число заразившихся в ходе текущей эпидемии уже превысило полтора миллиона [4]. Симптомы лихорадки Зика напоминают симптомы Денге и Чикунгунья: жар, высыпания на коже, боль в мышцах, головная боль, коньюнктивит [7]. Симптомы длятся от двух до семи дней, однако в большинстве случаев не проявляются вовсе.

Связь между заражением вирусом Зика и возникновением микроцефалии (недоразвития тканей головы) у новорожденных в настоящее время полностью не доказана, однако масса косвенных свидетельств указывает на ее наличие. До второй половины 2015 года в северной Бразилии доля новорожденных с микроцефалией не превышала 1-2 случая на 10000 рождений, тогда как в настоящее время в районах распространения лихорадки эта цифра увеличилась в 10 раз [3]. В отдельных случаях микроцефалии у плода в головном мозге были обнаружены вирионы Зика [8]. Конкретные механизмы воздействия вируса на эмбриональное развитие на данный момент неизвестны.

На данный момент, несмотря на участившиеся случаи в районах эпидемии Зика, также напрямую не доказана связь лихорадки с возникновением синдрома Гийена — Барре — аутоиммунного заболевания, при котором клетки иммунной системы начинают повреждать нервные клетки собственного организма, вызывая слабость в мышцах и параличи. Синдром Гийена — Барре обычно полностью проходит в течение нескольких недель или двух-трех месяцев [9].

Тропические лихорадки часто встречаются в тех зонах Африки, Азии и Америки, в которых распространены переносчики заболеваний — преимущественно комары рода Aedes. Считается, что вирус Зика мог попасть из Африки и Азии в Южную Америку через острова Микронезии и Французской Полинезии, где была вспышка этого заболевания в 2013 году, а в ходе Чемпионата мира по футболу 2014 года распространиться в принимавшей его Бразилии [10]. Распространенность вируса Зика и подобных, переносимых москитами, лихорадок может увеличиться в связи с глобальным изменением климата и расширением ареала обитания переносчиков [11 — 13]. Нельзя не учитывать, что вирус Зика, возможно, способен передаваться от человека к человеку через сексуальный контакт, однако этот способ заражения крайне редок, а основными переносчиками все же являются комары [14].

По наиболее оптимистичным оценкам, первая вакцина от вируса Зика может появиться только в конце 2016 года [15].

Строение вируса

Вирион флавивирусов имеет диаметр порядка 50 нм, что примерно в два с половиной раза меньше диаметра частиц ВИЧ или гриппа. В состав вирусных частиц входит три типа белков. Поверхностные белки Е и М формируют регулярную сферическую оболочку вирусной частицы, а при заражении позволяют вирусу связаться с рецепторами на поверхности клетки и проникнуть внутрь. Отдельные участки поверхностных белков погружены в липидную мембрану, которую почкующийся вирус захватывает из эндоплазматического ретикулума клетки, в которой формируется. К белку Е, играющему основную роль в проникновении вируса в клетку, присоединены молекулы олигосахаридов (в модели показаны темно-серым на поверхности вируса) [16].

В центре вирусной частицы располагается одноцепочечная геномная РНК, связанная с капсидными белками С. Считается, что у флавивирусов капсид не образует регулярных структур [17; 18]. При этом РНК скорее концентрируется вокруг димеров С-белка [19]. Попадая в клетку, РНК может сразу становиться матрицей для синтеза белков вируса (имеет положительную полярность). Помимо трех структурных белков С, Е и М, геном флавивирусов кодирует семь белков, не входящих в состав вириона. Их задача — координировать репликацию вируса внутри клетки и ингибировать иммунный ответ [20]. В модели вируса Зика все белки, кодируемые геномом вируса, показаны оттенками синего и зеленого, а компоненты, захватываемые из зараженной клетки, показаны серым.

У человека вирусы Зика в первую очередь заражают дендритные клетки, а затем кровотоком разносятся в другие ткани [21]. Вирус способен проникать в клетки кожи (кератиноциты эпидермиса, дермальные фибробласты). Клеточный рецептор, с которым связывается вирион Зика, окончательно не определен, однако среди пары десятков кандидатов исследователи выделяют поверхностный белок AXL [22]. В ходе репликации флавивирусов сначала создаются копии геномной РНК негативной полярности, а на их основе синтезируются плюс-РНК. Процесс репликации происходит в эндоплазматическом ретикулуме и сопряжен с синтезом вирусных белков и сборкой вирионов. Собранные вирусные частицы попадают в комплекс Гольджи, а затем покидают клетку [20].

В настоящее время данных о структуре вируса Зика крайне мало, поэтому модель вириона создавалась на основе опубликованной информации о строении родственных вирусов желтой лихорадки, Западного Нила и Денге. Для создании модели Зика ученые из отдела научного моделирования студии Visual Science использовали методы структурной биоинофрматики, которые широко применяются не только в исследованиях вирусов, но и в изучении клеточных белков и белковых комплексов, разработке лекарств и определении механизмов межмолекулярных взаимодействий.

Модель вируса Зика является частью некоммерческого проекта Зоопарк вирусов компании Visual Science, начатого в 2009 году и включающего модели вирусов иммунодефицита, гриппа A H1N1, лихорадки Эбола, папилломы, аденовируса. Модели и визуализации из Зоопарка вирусов отмечены премиями журнала Science и фонда National Science Foundation, публиковались на обложке приложения к журналу Nature Medicine, в NY Times, авторитетном учебнике Vaccines, галерее журнала Cell, и входили в презентации нобелевских лауреатов. Модели вирусов имеют атомную детализацию и построены на основе опубликованных научных данных и применения методов структурной биоинформатики. Модели суммируют известную информацию о строении наиболее опасных и распространенных вирусов человека и являются своего рода визуальными научными обзорами.

  • Автор идеи, руководитель проекта, 3D-визуализатор, 3D-технолог:
    Иван Константинов
  • Научный консультант, автор текстов, ассистент 3D-моделлера:
    Юрий Стефанов, к.б.н.
  • Ведущий молекулярный моделлер:
    Анастасия Бакулина, к.б.н., Новосибирский государственный университет
  • Молекулярный моделлер:
    Дмитрий Щербинин, к.б.н.
  • 3D-моделлер:
    Александр Ковалевский
  • Веб-технологи:
    Кирилл Гришанин, Глеб Кондратенко
  • Аниматор:
    Сергей Иванчук
  • Корректор:
    Анна Вознесенская
Перед студией стояла задача сформировать современный, нестандартный, легкий и лаконичный стиль, который точно отразит специфику компании. Команда «Visual Science» отлично справилась с задачей, продемонстрировав высокий профессиональный уровень и умение создавать дизайн безупречного качества.
Д.А. Сахаров, к. б. н., генеральный директор НТЦ "БиоКлиникум"