Антигенный дрейф — это разновидность генетической изменчивости вирусов, возникающая из-за накопления мутаций в генах вируса , которые кодируют поверхностные белки вируса, распознаваемые антителами хозяина . Это приводит к появлению нового штамма вирусных частиц, который не подавляется эффективно антителами, предотвращавшими заражение предыдущими штаммами. Это облегчает распространение измененного вируса среди частично иммунной популяции. Антигенный дрейф происходит как у вирусов гриппа А , так и у вирусов гриппа В.
(С двумя очень похожими терминами: антигенный сдвиг и генетический дрейф — может возникнуть путаница . Антигенный сдвиг — тесно связанный процесс; он относится к более резким изменениям в поверхностных белках вируса, когда генетический материал двух или более вирусов смешивается. Генетический дрейф — это совсем другое понятие, и его применение гораздо шире; он относится к постепенному накоплению в любой последовательности ДНК случайных мутационных изменений, которые не мешают функционированию ДНК и, таким образом, не наблюдаются естественным отбором .)
Иммунная система распознает вирусы, когда антигены на поверхности вирусных частиц связываются с иммунными рецепторами , которые специфичны для этих антигенов. Этими рецепторами могут быть антитела в кровотоке или подобные белки на поверхности клеток иммунной системы. Это распознавание довольно точное, как ключ, распознающий замок. После инфекции или после вакцинации организм вырабатывает гораздо больше этих вирус-специфических иммунных рецепторов, которые предотвращают повторное заражение этим конкретным штаммом вируса; это называется приобретенным иммунитетом . Однако вирусные геномы постоянно мутируют , производя новые формы этих антигенов. Если одна из этих новых форм антигена достаточно отличается от старого антигена, она больше не будет связываться с антителами или рецепторами иммунных клеток, позволяя мутантному вирусу заражать людей, которые были невосприимчивы к исходному штамму вируса из-за предыдущей инфекции или вакцинации.
В 1940-х годах Морис Хиллеман открыл антигенный дрейф, который является наиболее распространенным способом изменения вирусов гриппа. [1] [2] [3] [4] Второй тип изменений — антигенный сдвиг , также открытый Хиллеманом, [1] [2], когда вирус приобретает совершенно новую версию одного из своих генов поверхностного белка от отдаленно родственного вируса гриппа. Скорость антигенного дрейфа зависит от двух характеристик: продолжительности эпидемии и силы иммунитета хозяина. Более длительная эпидемия позволяет давлению отбора продолжаться в течение длительного периода времени, а более сильные иммунные реакции хозяина увеличивают давление отбора для разработки новых антигенов. [5]
В вирусе гриппа два соответствующих антигена — это поверхностные белки, гемагглютинин и нейраминидаза . [6] Гемагглютинин отвечает за связывание и проникновение в эпителиальные клетки хозяина, в то время как нейраминидаза участвует в процессе отпочкования новых вирионов от клеток хозяина. [7] Участки, распознаваемые на белках гемагглютинина и нейраминидазы иммунной системой хозяина, находятся под постоянным селективным давлением. Антигенный дрейф позволяет уклоняться от этих иммунных систем хозяина с помощью небольших мутаций в генах гемагглютинина и нейраминидазы, которые делают белок нераспознаваемым для уже существующего иммунитета хозяина. [8] Антигенный дрейф — это непрерывный процесс генетических и антигенных изменений среди штаммов гриппа. [9]
В человеческих популяциях иммунные (вакцинированные) индивидуумы оказывают селективное давление на единичные точечные мутации в гене гемагглютинина, которые увеличивают авидность связывания рецептора , в то время как наивные индивидуумы оказывают селективное давление на единичные точечные мутации , которые уменьшают авидность связывания рецептора. [8] Эти динамические давления отбора способствуют наблюдаемой быстрой эволюции в гене гемагглютинина. В частности, было идентифицировано, что 18 специфических кодонов в домене HA1 гена гемагглютинина подвергаются положительному отбору для изменения кодируемой ими аминокислоты. [10] Чтобы справиться с проблемой антигенного дрейфа, необходимы вакцины, которые обеспечивают широкую защиту от гетеровариантных штаммов против сезонного, эпидемического и пандемического гриппа. [11]
Как и во всех РНК-вирусах , мутации в гриппе происходят часто, поскольку РНК-полимераза вируса не имеет механизма проверки , что приводит к частоте ошибок между1 × 10 −3 и8 × 10−3 замен на сайт в год во время репликации вирусного генома. [9] Мутации в поверхностных белках позволяют вирусу ускользать от некоторой части иммунитета хозяина, а количество и расположение этих мутаций, которые обеспечивают наибольшее количество ускользания от иммунитета, были важной темой исследования на протяжении более десятилетия. [12] [13] [14]
Антигенный дрейф был ответственен за более тяжелые, чем обычно, сезоны гриппа в прошлом, как вспышка гриппа H3N2 варианта A/Fujian/411/2002 в сезоне гриппа 2003–2004 годов. Все вирусы гриппа испытывают некоторую форму антигенного дрейфа, но наиболее выражен он у вируса гриппа A. [ необходима цитата ]
Антигенный дрейф не следует путать с антигенным сдвигом , который относится к перегруппировке сегментов генов вируса. Кроме того, он отличается от случайного генетического дрейфа , который является важным механизмом в популяционной генетике . [ требуется цитата ]
