Исследовательская группа, возглавляемая Калифорнийским университетом в Сан-Франциско, обнаружила иммунологические остатки распространенного сезонного вируса (энтеровируса) в спинномозговой жидкости у десятков пациентов с диагнозом острый вялый миелит (ОВМ). Это заболевание, подобное полиомиелиту, которое вызывает постоянный, иногда опасный для жизни паралич у маленьких детей. Полученные данные являются самым ярким доказательством того, что AFM (ОВМ) вызывается энтеровирусом (EV), который проникает в центральную нервную систему и поражает ее. Исследование опубликовано в журнале Nature Medicine.
Острый вялый миелит начинается с симптомов, похожих на простуду, и прогрессирует до слабости конечностей и паралича в течение нескольких дней. Он было впервые задокументирован в 2012 году. С тех пор вспышки острого вялого миелита возникали раз в два года, и на сегодняшний день зарегистрировано более 500 подтвержденных случаев. Но поскольку ученые столкнулись с трудностями при установлении причины, это заболевание стало предметом споров в медицинском сообществе.
Накапливающиеся свидетельства указывают на то, что EV являются вероятным виновником, в частности, штаммы вируса D68 и A71. Вспышки энтеровируса довольно распространены и обычно не вызывают ничего более серьезного, чем простудные симптомы или сыпь. Вообще энтеровирусы — это целый род, который включает в себя 71 патогенных для человека серотипов: 3 типа вирусов полиомиелита, 23 типа вирусов Коксаки A, 6 типов вирусов Коксаки В, 31 тип эховирусов и 4 типа энтеровирусов. В данном случае говорится именно об энтеровирусах.
Ученые начали замечать, однако, что вспышки EV совпали с всплесками болезни острого вялого миелита. Они также обнаружили, что образцы дыхательных путей у детей с диагнозом ОВМ часто дают положительный результат на энтеровирусы. Кроме того, лабораторные исследования показали, что эти штаммы вызывают паралич у мышей.
Но многие эксперты скептически относились к гипотезе энтеровируса, вместо этого предполагая, что ОВМ является аутоиммунным заболеванием или вызвано каким-то другим, еще не обнаруженным вирусом. Эти скептики утверждали, что доказательства, связывающие вирус с миелитом, были косвенными, потому что вирус не был обнаружен у 98 процентов пациентов с ОВМ, у которых была протестирована спинномозговая жидкость. Они утверждали, что до тех пор, пока не было достаточно доказательств того, что вирус проникает в нервную систему человека, связь между энтеровирусами и ОВМ оставалась недоказанной.
«Люди были одержимы тем фактом, что энтеровирусы редко выявлялись в спинномозговой жидкости пациентов с ОВМ. Они хотели знать, как кто-то может получить неврологические симптомы без вируса, обнаруживаемого в их центральной нервной системе. Если бы мы могли обнаружить что-то специфическое для вируса в спинномозговой жидкости пациентов с ОВМ, мы бы чувствовали себя более уверенно, утверждая, что неврологические симптомы заболевания опосредованы вирусами», — сказал Майкл Уилсон, доктор медицинских наук, доцент неврологии, член Института нейронаук им. Вейля, UCSF и старший автор нового исследования.
Сначала группа провела поиск вируса непосредственно в спинномозговой жидкости, используя передовые технологии глубокого секвенирования , но этот вид прямого обнаружения вируса не помог. Поэтому, чтобы найти доказательства пропавшего вируса, Уилсон и его сотрудники — исследователи из Биохаба Чана Цукерберга, Центров по контролю и профилактике заболеваний, Департамента общественного здравоохранения Калифорнии, Университета Колорадо, Бостонской детской больницы и Университета Оттава — использовали расширенную версию средства поиска вирусов VirScan, впервые разработанного в Гарвардской медицинской школе в лаборатории доктора философии Стивена Дж. Элледжа.
VirScan, представляющий собой специализированную версию лауреата Нобелевской премии, называемого фаговым дисплеем, который позволил команде Уилсона исследовать спинномозговую жидкость пациентов с ОВМ на наличие признаков иммунного ответа против энтеровируса и тысяч других вирусов одновременно.
«Когда есть инфекция в спинном мозге, иммунные клетки, вырабатывающие антитела, путешествуют туда и вырабатывают больше антител. Мы думаем, что обнаружение антител против энтеровируса в спинномозговой жидкости пациентов с ОВМ означает, что вирус действительно попадает в спинной мозг. Это помогает нам утверждать, что виноваты эти вирусы», — сказал Райан Шуберт, доктор медицинских наук, клинический сотрудник отделения неврологии UCSF, сотрудник лаборатории Уилсона и ведущий автор нового исследования.
Исследователи создали молекулярные библиотеки, состоящие из почти 500 000 маленьких кусочков каждого белка, обнаруженного в более чем 3000 вирусах, известных для заражения позвоночных (в том числе людей), а также вирусов, которые заражают комаров и клещей (попытка исключить передачу болезни через их укусы).
Затем они подвергли эти молекулярные библиотеки воздействию спинномозговой жидкости, полученной от 42 детей с ОВМ и, в качестве контроля, 58 детей, у которых были диагностированы другие неврологические заболевания. Любые фрагменты вирусного белка, перекрестно реагирующие с любыми антителами, присутствующими в спинномозговой жидкости, могут служить доказательством вирусной инфекции в центральной нервной системе.
Антитела против энтеровируса были обнаружены в спинномозговой жидкости почти у 70% пациентов с ОВМ; менее 7% пациентов без ОВМ дали положительный результат на эти антитела. Кроме того, поскольку в спинномозговой жидкости пациентов с ОВМ не было антител против какого-либо другого вируса, любой другой известный вирус мог быть устранен как возможный виновник. Эти результаты были подтверждены с использованием более традиционных лабораторных методов.
«Сила этого исследования заключается не только в том, что было найдено, но и в том, что не было найдено. Антитела к энтеровирусам были единственными, обогащенными у пациентов с ОВМ. Ни у одного другого семейства вирусов не было повышенных уровней антител», — говорит Джо ДеРизи, доктор философии, профессор биохимии и биофизики в UCSF, со-президент Chan Zuckerberg Biohub и соавтор нового исследования.
Несмотря на то, что исследование предоставляет наиболее убедительные доказательства того, что энтеровирусы вызывают ОВМ, многие вопросы, касающиеся ОВМ и этих вирусов, остаются без ответа. Например, хотя вызывающие ОВМ штаммы энтеровирусов — EV-D68 и EV-A71 — были идентифицированы десятилетия назад, они только недавно, по-видимому, приобрели способность вызывать паралич, причем штамм D68 ответственен за наиболее тяжелые случаи ОВМ.
«Предположительно, есть изменения, которые делают вирус более нейровирулентным, но никто точно не знает, что это такое. Поскольку вирус обнаружен в таких малых количествах, если вообще он существует, трудно сосредоточиться на различиях между вирусом A71, вызывающим обычные заболевания «рука, нога, рот» и вирусом, вызывающим ОВМ», — сказал Шуберт.
Кроме того, поскольку энтеровирусы чрезвычайно распространены, ученые все еще пытаются выяснить, почему менее 1% инфицированных детей получают ОВМ, и они также пытаются понять, почему дети страдают только от них. «Мы не знаем наверняка, почему у детей есть паралич, а у взрослых нет», — сказал Шуберт. — «Мысль заключается в том, что у маленьких детей низкий иммунитет к вирусу, который увеличивается с возрастом, поэтому мы наблюдаем наиболее серьезные последствия у детей в возрасте около двух лет. Но для понимания ОВМ необходимо проделать еще большую работу».
Для соавтора исследования Райли Бове, доктора медицины, отвечать на эти нерешенные вопросы — это глубоко личная миссия. Бове, доцент кафедры неврологии и член Института нейробиологии им. Вейля UCSF, является матерью ребенка с диагнозом ОВМ.
Летом 2014 года вся семья Бове заболела сильной простудой. Все выздоровели, кроме четырехлетнего сына. Через несколько дней после появления симптомов, похожих на холод, у него начались проблемы с дыханием. Вскоре он был парализован с головы до ног, и ему было трудно дышать самостоятельно.
Бове надеется, что новое исследование приведет к научному консенсусу в отношении энтеровируса как причины ОВМ, поскольку это ключевой шаг на пути к улучшению диагностики и разработке вакцины от этой болезни.
На данный момент нет способа предотвратить или лечить ОВМ. Но если он будет следовать двухгодичной схеме, впервые установленной после вспышки 2012 года, случаи ОВМ могут снова возрасти в следующем году.
«Мы все затаили дыхание на 2020 год», — сказал Шуберт.