V. Механизм антигенного дрейфа

(НЕЗНАЧИТЕЛЬНЫХ АНТИГЕННЫХ

ИЗМЕНЕНИИ)

А. ВВЕДЕНИЕ

Два различных проявления антигенной изменчивости, наблюдаемые среди вирусов гриппа А, а именно: внезапное появление новых антигенных подтипов и -постепенный дрейф в пределах одного подтипа, вероятно, не связаны друг с другом.

Общепринято, что дрейф—'последовательное замещение вирусов гриппа А антигенно новыми штаммами — это резуль

тат взаимодействия мутационной изменчивости вируса и иммунологической селекции

Важность этого механизма селекции подтверждается экспериментальным получением антигенных вариантов путем размножения вирусов гриппа в присутствии небольших 'количеств антисыазоротаи (Burnet, Lind, 1949; Archetti, Hors-fall, 1950; Isaacs, Edney, 1950; Edney, 1957; Laver, Webster, 1968) или в частично иммунных животных (Gerber et al.,

1955, 1956; Magill, 1955; Hamre et al., 1958). Эпидемиологиче

ские наблюдения также согласуются с таким механизмом, ко

торый предлагает разумное объяснение исчезновения уста

ревших штаммов из популяции людей.

Для объяснения механизма антигенного дрейфа было выдвинуто несколько гипотез. Одна из них (Francis, 1952, 1955, 1960; Jensen et al., 1956; Jensen, 1957) предполагает, что поверхность вируса гриппа состоит из мозаики антигенов, принадлежащих всем штаммам данного типа, но присутствующих в отдельных антигенных штаммах в различных пропорциях или в разных местах. Антигенная изменчивость должна быть следствием смещения данных антигенов на вирусной оболочке из выступающего в 'Скрытое положение. Согласно другой гипотезе (Hilleman, 1952; Magil, Jotz, 1952; Andrewes,

1956, 1957; Takatsy, Furesz, 1957), антигены постепенно за

мещаются в ходе изменчивости. Обе эти гипотезы требуют

существования относительно большого количества антиген

но различающихся белковых молекул на поверхности ви

руса.

Jensen и соавт. (1956) установили, что в каждом из многих штаммов в обширной коллекции вирусов гриппа А, доступных для исследований в 1953 г., количество антигенов, присутствующих в разных (количествах и (или) местах, доходило до 18. Распространение этих данных на множество новых вариантов, обнаруженных с тех пор, должно, по-видимому, привести |к 'предположению даже большего числа антигенов в каждом вирусе, особенно если принимается, и, по-видимо-

му, логично, что штаммы, выделяемые у людей, свиней, лошадей и птиц, являются частями одного и того же комплекса.

Существование такого 'большого количества отдельных белковых молекул в вирусах гриппа невозможно увязать с кодирующей емкостью вирусной РНК (Laver, 1964). Кроме того, электронно-микроскопические (Lafferty, Oertelis, 1963), иммуиохимичеокие (Fazekas de St. Groth, 1961, 1962; Fazekas de St. Groth, Webster, 1963, 1964) и 'биохимические (Laver, 1964) данные более согласуются с присутствием на вирусной оболочке очень ограниченного числа антигенно различимых белковых молекул.

На основании недавно проведенных опытов -предполагают, что антигенный дрейф является результатом селекции иммунной популяции мутантных вирусных частиц с 'измененными антигенными детерминантами, а следовательно, и с преимуществами в росте в присутствии антител (табл. 26). Более того, было «оказано, что имеются изменения в последовательности аминокислот аз полипептидах гемагтлю-тинирующих единиц антигенных мутантов, выделенных путам селекции антителами в системе in vitro (Laver, Webster, 1968) (рис 38).

Пептидные карты выявили, что во время естественного антигенного дрейфа также имеют место изменения в последовательности аминокислот как легкой, так и тяжелой полипел-тидных цепей (39).

Эти результаты предполагают, что антигенные вариации среди вирусов гриппа связаны с изменениями последовательности аминокислот их антигенных белков. Хотя некоторые из изменений в последовательности могут быть случайными, оказывающими небольшое или не оказывающими совсем влияния на антигенные детерминанты, вероятно, некоторые из этих изменений затрагивают антигенные детерминанты

субъединиц НА, делая их менее способными строго «подгоняться» к соответствующим молекулам антител. В эксперименте, однако, не показано, существуют ли эти изменения именно в антигенных детерминантах вирусных 'белков или в некоторых других областях молекулы.

Вирусы гриппа в РТГА проявляют асимметричные реакции перекреста. Fazekas de St.-Groth (1970) назвал вирусы,

которые ведут себя подобным образом, «старшими» и «младшими» штаммами. Более того,, он 'Предположил (Fazekas de St. Groth, 1970), что в процессе естественного антигенного дрейфа «старшие» вирусы гриппа замещают «младшие» штаммы. Последнее предположение 'подтверждается лишь очень 'немногочисленными данными.

Б. МОЖНО ЛИ ПРЕДВИДЕТЬ НАПРАВЛЕНИЕ ДРЕЙФА'

Способность вируса гриппа к антигенным изменениям остается основной проблемой. Каждый новый вариант должен быть выделен и идентифицирован, прежде чем начнется производство вакцины, поэтому .каждый новый вариант способен инфицировать большое число людей, прежде чем его можно 'будет .контролировать с помощью вакцин.

В связи с этим были сделаны попытки предсказать антигенный дрейф в лаборатории, однако не совсем успешно. Hannoun и Fazekas de St. Groth в Институте Пастера в (Париже пассировали штамм А/Гон.конг/68 (H3N2) в присутствии небольших концентраций антисыворотки. После нескольких таких циклов роста был получен (вариант, который 'более не (подвергался антигенным мутациям в данных условиях экспериментов. Этот вариант, как предположили авторы, представлял собой конечную точку эволюции в пределах се-ротипа НЗ, и .был, таким образом, вирусом, появления (которого можно :было ожидать после 1970 г. Это предположение подтверждалось открытием, что лондонский вариант вируса гриппа, выделенный впервые ,в 1972 г. (А/Англия/42/72), ан-тигенно был очень похож на первый мутант, который Hannoun и Fazekas de St. Groth получили в своей лаборатории годом раньше (Fazekas de St. Groth, Hannoun, 1973).

Была надежда, что вакцины, полученные на основе конечного «старшего» варианта, обеспечат защиту от всех НЗ-ва-риантов, которые могут появиться у 'человека. Однако вирусы (гриппа типа А, выделенные впоследствии в 1973 и 1974 гг. (например, А/Порт Чалмерс/1/73), которые антигенно отличались от штамма А/Англия/42/72, также значительно отличались и от искусственно полученного варианта. На основании этого предположили, что в естественных условиях дрейф не пошел в предсказанном направлении.

В любом случае вариант, полученный в лаборатории путем пассажей в присутствии антисыворотки, испытывал дрейф только в НА, тогда как природные варианты проявляют дрейф как в НА, так и в NA. Таким образом, эта попытка приготовить «будущую» вакцину, ло-тидимому, оказалась безуспешной.

В. ВОЗМОЖНОСТЬ ЗНАЧИТЕЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ, ПРОИСХОДЯЩИХ В ОПРЕДЕЛЕННЫХ АНТИГЕННЫХ ДЕТЕРМИНАНТАХ В ПРОЦЕССЕ АНТИГЕННОГО ДРЕЙФА

В разделе IV было показано, что субъединицы НА вируса гриппа Гонконг обладают по меньшей мере двумя видами антигенных детерминант и что в процессе эволюции путем антигенного дрейфа гриппа Гонконг образовался вирус (А/Мемфис/102/72), у которого одна из этих антигенных де-

термияант испытала значительное антигенное изменение (сравнимое по величине с антигенным сдвигом), тогда как другая «дрейфовала» (ом. 37). Мы назвали первую из этих детерминант «специфической», а вторую — «общей» для этих двух вирусов <(Laver et al., 1974).

Антитела к «специфической» детерминанте не выявляют никаких перекрестных реакций между этими двумя вирусами в тестах иммунодиффуз-ии, РТГА или нейтрализации инфек-ционности. Другая детерминанта (детерминанты) была общей для обоих вирусов (хотя в этой детерминанте и происходил некоторый антигенный дрейф), и между вирусами Гонконг/68 ,и Мемфис/72 были обнаружены перекрестные реакции благодаря одинаковости антител к этой «общей» детерминанте (детерминантам).

Различные животные IB разной степени реагируют на те или иные детерминанты при иммунизации одним и тем же препаратом выделенных субъединиц НА. Эти вариации в иммунологическом ответе могут объяснить изменчивость реакций перекреста, наблюдаемую иногда между двумя вирусами при исследовании их с помощью различных сывороток.

Несмотря на значительное антигенное изменение IB ОДНОЙ

из детерминант, пептидные карты тяжелых и легких поли

пептидов (НА1 и НА2) субъединиц НА вирусов Гонконг/68

■и Мемфис/72 были в значительной степени похожими (см.

39), на основании чего предполагают, что в процессе

эволюции вируса Гонконг и образования . варианта Мем

фис/72 в последовательности аминокислот этих полипептидов

происходят лишь относительно небольшие изменения. Изме

нения имеют место в пептидных картах как тяжелых (НА1),

так и легких (НА2) полипептидных цепей; некоторые из них

могут быть случайными изменениями, другие — отобранными

под давлением антител.

Г. АНТИГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ НЕЙРАМИНИДАЗЫ

Антигенный дрейф наблюдали в нейраминидазном антиге

не вирусов гриппа как типа А, так и типа В (Paniker, 1968;

Schulman, Kilbourne, 1969; Schild et al., 1973; Curry et al.,

1974). Он, вероятно, происходит путем селекции (под давле

нием антител) мутантов, которые имеют измененную последо

вательность аминокислот в полипептидах субъединиц NA

(Kendal, Kiley, 1973). До сих пор не удалось добиться анти

генного дрейфа в лаборатории. Антитела к NA не нейтрали

зуют инфвкционности вируса; следовательно, вероятно, что

изменчивость этого антигена менее важна для выживаемости

вируса, чем изменчивость НА (Seto, Rott, 1966; Dowdle et al.,

1974).

Д. АНТИГЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВИРУСОВ ГРИППА ТИПА В

Антигенный дрейф происходит среди вирусов гриппа типа В примерно в той же степени, что и среди вирусов гриппа: типа А, но значительные антигенные сдвиги, видимые у них,, не были обнаружены среди штаммов гриппа типа В. Антигенный дрейф (включает изменения обоих антигенов — НА й NA (Chakraverty, 1972a, b; Curry et al., 1974). Механизм антигенной изменчивости штаммов В, вероятно, подобен механизму, присущему вирусам .гриппа типа А, но «биохимических исследований проведено не было.

Е. АНТИГЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ВИРУСОВ ГРИППА ПТИЦ И ЖИВОТНЫХ

Антигенные изменения среди вирусов гриппа, инфицирующих низших млекопитающих и птиц, не были изучены в достаточной степени, и информация о них невелика. На основании некоторых результатов, однако, можно предположить, что антигенный дрейф имеет место и у штаммов (гриппа млекопитающих и птиц, но в меньшей степени, чем у вирусов гриппа, инфицирующих человека.

Антигенный дрейф наблюдали у вирусов гриппа свиней и лошадей (ееротип 2) (Meier-Ewert et al., 1970; Pereira et al., 1972), но данные об антигенном дрейфе у вирусов гриппа птиц отсутствуют. Возможно, причина этого в том, что птицы, особенно домашние, живут меньше, чем человек или лошадь. У человека каждый последующий вариант вируса гриппа А быстро полностью замещает предыдущий, но среди животных и птиц часто одновременно циркулируют вирусы, отличающиеся друг от друга.