Formation of population gene pools of zoonotic viruses, potentially threatening biosafety

Львов Д. К.; Гулюкин М. И.; Забережный А. Д.; Гулюкин А. М.

Статья

Формирование популяционного генофонда потенциально угрожающих биобезопасности зоонозных вирусов

Львов Д. К.,

Гулюкин М. И.,

Забережный А. Д.,

Гулюкин А. М.,

2020

https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-5-1

Проведён анализ возможного формирования популяционного генофонда вирусов с респираторной передачей, способных к развитию пандемий, на различных этапах эволюции биосферы. Наземное формирование генофондов поксвирусов (подсемейство Entomopoxvirinae) могло начаться с их перехода с голосеменных растений на членистоногих (карбон, 375 млн лет назад) с дальнейшей эволюцией, связанной с грызунами в палеоцене (75–70 млн лет назад) и разделением на роды (300–500 тыс. лет назад) и респираторной передачей (эпидемии) среди людей (10–2 тыс. лет до н.э.). Возможен возврат натуральной оспы. Реликты ортомиксовирусов (род Isavirus), возможно, были связаны с рыбами (Ichthya) (силур, 500–400 млн лет назад), а затем их эволюция была тесно связана с птицами (меловой период, 135–110 млн лет назад) с разделением на роды и респираторной передачей среди людей c эпидемическим распространением (10–2 тыс. лет до н.э.). Последующие пандемии гриппа А могут быть катастрофичными по числу жертв и экономическому ущербу. Коронавирусы начали формировать генофонд, взаимодействуя с земноводными (подсемейство Letovirinae), но в основном с рукокрылыми (Chiroptera) в третичном периоде (110–85 млн лет назад), образуя также переход на парнопалых (эоцен, 70–60 млн лет назад) и лишь 10–2 тыс. лет до н.э. приобретя способность к респираторной передаче (в первую очередь, вероятно, представителями рода Alphacoronavirus), обособились в сезонную инфекцию людей. Подобная ситуация возможна в ближайшем будущем с SARS-CoV-2. Эпидемические катаклизмы, более серьезные, чем COVID-19, связанные с зоонозными вирусами, вероятно, возникнут и в будущем. Необходим постоянный мониторинг популяционных генофондов зоонозных вирусов.

Цитирование

Список литературы

1. Львов Д.К. Рождение и развитие вирусологии – история изучения новых и возвращающихся инфекций. Вопросы вирусологии. 2012; (S1): 5–20.

2. Жданов В.М., Львов Д.К. Эволюция возбудителей инфекционных болезней. М.: Медицина; 1984.

3. Львов Д.К. Экология вирусов. Вестник Академии медицинских наук СССР. 1983; (12): 71–82.

4. Бухарин О.В., Литвин В.Ю. Патогенные бактерии в природных экосистемах. Екатеринбург; 1997.

5. Suarez D.L. Influenza A Virus. In: Avian Influenza. Oxford, UK: Blackwell Publishing Ltd.; 2009: 1–22. https://doi.org/10.1002/9780813818634.ch1

6. Shchelkunov S.N. How long ago did smallpox virus emerge? Arch. Virol. 2009; 154(12): 1885–71. https://doi.org/10.1007/s00705-009-0536-0

7. Щелкунов С.Н. Возможен ли возврат оспы. Молекулярная медицина. 2011; (4): 36–41.

8. Зверев В.В., Гинцбург А.Л., Пальцев А.М., Львов Д.К., Маренникова С.С. Натуральная оспа – дремлющий вулкан. Вопросы вирусологии. 2008; 53(4): 1–9.

9. Львов Д.К., Борисевич С.В., Альховский С.В., Бурцева Е.И. Актуальные подходы анализа вирусных геномов в интересах биобезопасности. Инфекционные болезни: Новости. Мнения. Обучение. 2019; (8): 96–101. https://doi.org/10.24411/2305-3496-2019-0000

10. Щелкунов С.Н., Щелкунова Г.А. Нужно быть готовыми к возврату оспы. Вопросы вирусологии. 2019; 64(5): 206–14. https://doi.org/10.36233/0507-4088-2019-64-5-206-214

11. Meltzer M., Damon I., LeDuc J.W., Millar J.D. Modeling potential responses to smallpox as a bioterrorist weapon. Emerg. Infect. Dis. 2001; 7(6): 959–69. https://doi.org/10.3201/eid0706.010607

12. Борисевич С.В., Маренникова С.С., Стовба Л.Ф., Петров А.А., Кратков В.Т., Мехлай А.А. Оспа буйволов. Вопросы вирусологии. 2016; 61(5): 200–4. https://doi.org/10.18821/0507-4088-2016-61-5-200-204

13. Di Giulio D.B., Eckburg P.B. Human monkeypox: an emerging zoonosis. Lancet Infect. Dis. 2004; 4(4): 15–25. https://doi.org/10.1016/s1473-3099(03)00856-9

14. Formenty P., Muntasir M.O., Damon I., Chowdhary V., Opoka M.L., Monimart C., et al. Human monkeypox outbreak caused by novel virus belonging to Congo Basin clade, Sudan, 2005. Emerg. Infect. Dis. 2010; 16(10): 1539–45. https://doi.org/10.3201/eid1610.100713

15. Rimoin A.W., Mulembakani P.M., Johnston S.C., Lloyd Smith J.O., Kisalu N.K., Kinkela T.L., et al. Major increase in human monkeypox incidence 30 years after smallpox vaccination campaigns cease in the Democratic Republic of Congo. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010; 107(37): 16262–7. https://doi.org/10.1073/pnas.1005769107

16. Khodakevich L., Szczeniowski M., Manbu-ma-Disu, Jezek Z., Marennikova S., Nakano J., et al. The role of squirrels in sustaining monkeypox virus transmission. Trop. Geogr. Med. 1987; 39(2): 115–22.

17. Ladnyj I.D., Ziegler P., Kima E. A human infection caused by monkeypox virus in Basankusu Territory, Democratic Republic of the Congo. Bull. World Health Organ. 1972; 46(5): 593–7.

18. Levine R.S., Peterson A.T., Yorita K.L., Carroll D., Damon I.K., Reynolds M.G. Ecological niche and geographic distribution of human monkeypox in Africa. PLoS One. 2007; 2(1): e176. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000176

19. Nakazawa Y., Emerson G.L., Carroll D.S., Zhao H., Li Y., Reynolds M.G., et al. Phylogenetic and ecologic perspectives of a monkeypox outbreak, southern Sudan, 2005. Emerg. Infect. Dis. 2013; 19(2): 237–45. https://doi.org/10.3201/eid1902.121220

20. Tesh R.B., Watts D.M., Sbrana E., Siirin M., Popov V.L., Xiao S.Y. Experimental infection of ground squirrels (Spermophilus tridecemlineatus) with monkeypox virus. Emerg. Infect. Dis. 2004; 10(9): 1563–7. https://doi.org/10.3201/eid1009.040310

21. Guarner J., Johnson B.J., Paddock C.D., Shieh W.J., Goldsmith C.S., Reynolds M.G., et al. Monkeypox transmission and pathogenesis in prairie dogs. Emerg. Infect. Dis. 2004; 10(3): 426–31. https://doi.org/10.3201/eid1003.030878

22. Львов Д.К., Громашевский В.Л., Маренникова С.С. и др. Изоляция поксвируса (Poxviridae, Poxvirus) от полевки-экономки Microtus (M.) oeconomus Pall., 1778 в лесотундре Кольского полуострова. Вопросы вирусологии. 1998; 43(1): 24–92.

23. Emerson G.L., Li Y., Frace M.A., Olsen-Rasmussen M.A., Khristova M.L., Govil D., et al. The phylogenetics and ecology of the orthopoxviruses endemic to North America. PLoS One. 2009; 4(10): e7666. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0007666

24. Foege W.H. House on fire: the fight to eradicate smallpox. Volume 21. California; 2011: 1–218.

25. Львов Д.К. Грипп и другие новые и возвращающиеся инфекции Северной Евразии: глобальные последствия. Федеральный справочник здравоохранения России. 2010; (11): 209–19.

26. Klenk K.D., Matrosovich M.H., Stech J., eds. Avian Influenza. Volume 27. Basel: Karger Medical and Scientific Publishers; 2008.

27. Lvov D.K., Shchelkanov M.Y., Alkhovsky S.V., Deryabin P.G. Zoonotic viruses of Northern Eurasia: Taxonomy and ecology. London: Academic Press Elsevier; 2015.

28. Lvov D.K., Shchelkanov M.Y., Prilipov A.G., Vlasov N.A., Fedyakina I.T., Deryabin P.G., et al. Evolution of highly pathogenic avian influenza H5N1 virus in natural ecosystems of northern Eurasia (2005-08). Avian Dis. 2010; 54(1 Suppl.): 483–95. https://doi.org/10.1637/8893-042509-review.1

29. Herfst S., Schrauwen E.J., Linster M., Chutinimitkul S., de Wit E., Munster V.J., et al. Airborne transmission of influenza A/H5N1 virus between ferrets. Science. 2012; 336(6088): 1534–41. https://doi.org/10.1126/science.1213362

30. Imai M., Watanabe T., Hatta M., Das S.C., Ozawa M., Shinya K., et al. Experimental adaptation of an influenza H5 HA confers respiratory droplet transmission to a reassortant H5 HA/H1N1 virus in ferrets. Nature. 2012; 486(7403): 420–8. https://doi.org/10.1038/nature10831

31. WHO. Antigenic and genetic characteristics of zoonotic influenza viruses and development of candidate vaccine viruses for pandemic preparedness 28 Available at: https://www.who.int/influenza/vaccines/virus/characteristics_virus_vaccines/en/

32. Львов Д.К., Алипер Т.И., Дерябин П.Г., Забережный А.Д., Гребенникова Т.В., Сергеев В.А. Вакцина против гриппа птиц инактивированная эмульгированная ФЛУ ПРОТЕКТ Н5 и способ профилактики гриппа птиц. Патент РФ №23503350; 2009.

33. Львов Д.К., Альховский С.В., Колобухина Л.В., Бурцева Е.И. Этиология эпидемической вспышки COVID-19 в г. Ухань (провинция Хубэй, Китайская Народная Республика), ассоциированной с вирусом 2019-nCoV (Nidovirales, Coronaviridae, Coronavirinae, Betacoronavirus, подрод Sarbecovirus): уроки эпидемии SARS-CoV. Вопросы вирусологии. 2020; 65(1): 6–16. https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-1-6-15

34. Львов Д.К., Альховский С.В. Истоки пандемии COVID-19: экология и генетика коронавирусов (Betacoronavirus: Coronaviridae) SARS-CoV, SARS-CoV-2 (подрод Sarbecovirus), MERSCoV (подрод Merbecovirus). Вопросы вирусологии. 2020; 65(2): 62–70. https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-2-62-70

35. Li W., Shi Z., Yu M., Ren W., Smith C., Epstein J.H., et al. Bats are natural reservoirs of SARS-like coronaviruses. Science. 2005; 310(5748): 676–9. https://doi.org/10.1126/science.1118391

36. Fan Y., Zhao K., Shi Z.L., Zhou P. Bat coronaviruses in China. Viruses. 2019; 11(3): 210. https://doi.org/10.3390/v11030210

37. Wang L.F., Shi Z., Zhang S., Field H., Daszak P., Eaton B.T. Review of bats and SARS. Emerg. Infect. Dis. 2006; 12(12): 1834–40. https://doi.org/10.3201/eid1212.060401

38. Hu B., Zeng L.P., Lou Y.X., Ge X.Y., Zhang W., Li B., et al. Discovery of a rich gene pool of bat SARS-related coronaviruses provides new insights into the origin of SARS coronavirus. PLoS Pathog. 2017; 13(11): e1006698. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006698

39. Ge X.Y., Wang N., Zhang W., Hu B., Li B., Zhang Y.Z., et al. Coexistence of multiple coronaviruses in several bat colonies in an abandoned mineshaft. Virol. Sin. 2016; 31(1): 31–40. https://doi.org/10.1007/s12250-016-3713-9

40. Corman V.M., Ithete N.L., Richards L.R., Schoeman M.C., Preiser W., Drosten C., et al. Rooting the phylogenetic tree of middle east respiratory syndrome coronavirus by characterization of a conspecific virus from an african bat. J. Virol. 2014; 88(19): 11297–303. https://doi.org/10.1128/jvi.01498-14

41. Yang L., Wu Z., Ren X., Yang F., Zhang J., He G., et al. MERS–Related Betacoronavirus in Vespertilio superans Bats, China. Emerg. Infect. Dis. 2014; 20(7): 1260–2. https://doi.org/10.3201/eid2007.140318

42. Zhou P., Yang X.L., Wang X.G., Hu B., Zhang L., Zhang W., et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020; 579(7798): 270–3. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7

43. Rihtarič D., Hostnik P., Steyer A., Grom J., Toplak I. Identification of SARS-like coronaviruses in horseshoe bats (Rhinolophus hipposideros) in Slovenia. Arch. Virol. 2010; 155(7798): 507–14. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7

44. Ar Gouilh M., Puechmaille S.J., Diancourt L., Vandenbogaert M., Serra-Cobo J., Lopez Roïg M., et al. SARS-CoV related Betacoronavirus and diverse Alphacoronavirus members found in western old-world. Virology. 2018; 517: 88–97. https://doi.org/10.1016/j.virol.2018.01.014

45. Balboni A., Palladini A., Bogliani G., Battilani M. Detection of a virus related to betacoronaviruses in Italian greater horseshoe bats. Epidemiol. Infect. 2011; 139(2): 216–9. https://doi.org/10.1017/s0950268810001147

46. Donaldson E.F., Haskew A.N., Gates J.E., Huynh J., Moore C.J., Frieman M.B. Metagenomic analysis of the viromes of three North American bat species: viral diversity among different bat species that share a common habitat. J. Virol. 2010; 84(24): 13004–18. https://doi.org/10.1128/jvi.01255-10

47. Dominguez S.R., O’Shea T.J., Oko L.M., Holmes K.V. Detection of group 1 coronaviruses in bats in North America. Emerg. Infect. Dis. 2007; 13(9): 1295–300. https://doi.org/10.3201/eid1309.070491

48. Tong S., Conrardy C., Ruone S., Kuzmin I.V., Guo X., Tao Y., et al. Detection of novel SARS-like and other coronaviruses in bats from Kenya. Emerg. Infect. Dis. 2009; 15(3): 482–5. https://doi.org/10.3201/eid1503.081013

49. Annan A., Baldwin H.J., Corman V.M., Klose S.M., Owusu M., Nkrumah E.E., et al. Human betacoronavirus 2c EMC/2012-related viruses in bats, Ghana and Europe. Emerg. Infect. Dis. 2013; 19(3): 456–9. https://doi.org/10.3201/eid1903.121503

50. Львов Д.К., ред. Методические рекомендации. Организация эколого-эпидемиологического мониторинга территорий Российской Федерации с целью противоэпидемической защиты населения и войск. М.; 1993.

51. Goodman R.A., Bauman C.F., Gregg M.B., Videtto J.F., Stroup D.F., Chalmers N.P. Epidemiologic field investigations by the Centers for Disease control and Epidemic Intelligence Service, 1946-87. Public Heal. Rep. 1990; 105(6): 604–10.

52. Langmuir A.D. The epidemic intelligence service of the center for disease control. Public Heal. Rep. 1980; 95(5): 470–7.

53. Langmuir A.D., Andrews J.M. Biological warfare defense. 2. The epidemic intelligence service of the communicable disease center. Am. J. Public Heal. Nations Heal. 1952; 42(3): 235–8. https://doi.org/10.2105/ajph.42.3.235

54. Львов Д.К., Дерябин П.Г., Аристова В.А., Бутенко А.М., Галкина И.В., Громашевский В.Л. и др. Атлас распространения возбудителей природно-очаговых вирусных инфекций на территории Российской Федерации. М.; 2001.

55. Lvov D.K. Ecological sounding of the USSR territory for natural foci of arboviruses. Sov. Med. Rev. Ser. E Virol. Rev. 1993; 3(5): 1–47.

56. Львов Д.К., Ильичев В.Д. Миграция птиц и перенос возбудителей инфекции. М.: Наука; 1979.

57. McClure H.E. Migration and survival of the birds of Asia. Bangkok; 1974.

58. Lvov S.D. Natural virus foci in high latitudes of Eurasia. Sov. Med. Rev. Ser. E Virol. Rev. 1993; 3(5): 137–85.

59. King A.M.Q., Adams M., Carsters E.B., Lefkowitz E., eds. Virus taxonomy: Classification and Nomenclature of Viruses. Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. London-Waltham, MA: Academic Press; 2012.

60. Daszak P., Cunningham A.A., Hyatt A.D. Emerging infectious diseases of wildlife – threats to biodiversity and human health. Science. 2000; 287(5452): 443–9. https://doi.org/10.1126/science.287.5452.443

61. Sanfaçon H., Gorbalenya A.E., Knowles N.J., Chen Y.P. Order Picornavirales. In: King A.M.Q., Adams M., Carsters E.B., Lefkowitz E., eds. Virus taxonomy: Classification and Nomenclature of Viruses. Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. London-Waltham, MA: Academic Press; 2012: 835–9.

62. Lang A.S., Culley A.I., Suttle C.A. Genome sequence and characterization of a virus (HaRNAV) related to picorna-like viruses that infects the marine toxic bloom-forming alga Heterosigma akashiwo. Virology. 2003; 310: 359–71. https://doi.org/10.1016/j.virol.2003.10.015

63. Easton A.J., Pringle C.R. Order mononegavirales. In: King A.M.Q., Adams M., Carsters E.B., Lefkowitz E., eds. Virus taxonomy: Classification and Nomenclature of Viruses. Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. LondonWaltham, MA: Academic Press; 2012: 653–7.

Источник

Версии

1. Version of Record от 2020-11-13

Метаданные

Об авторах

Львов Д. К.
Институт вирусологии имени Д.И. Ивановского ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России
Гулюкин М. И.
ФГБНУ «Федеральный научный центр экспериментальной ветеринарии имени К.И. Скрябина и Я.Р. Коваленко РАН»
Забережный А. Д.
ФГБНУ «Федеральный научный центр экспериментальной ветеринарии имени К.И. Скрябина и Я.Р. Коваленко РАН»
Гулюкин А. М.
ФГБНУ «Федеральный научный центр экспериментальной ветеринарии имени К.И. Скрябина и Я.Р. Коваленко РАН»

Предметная рубрика

COVID-19

Название журнала

Problems of Virology

Страницы

243-258

Тип документа

journal article

Тип лицензии Creative Commons

CC BY

Правовой статус документа

Свободная лицензия

Источник

elpub

Поиск по репозиторию

Статья

Формирование популяционного генофонда потенциально угрожающих биобезопасности зоонозных вирусов

Похожие публикации

Источник

Версии

Метаданные