medicoclub
Биологические образцы 1700-х годов в Хантеровском анатомическом музее / © Anatomy Museum, The Hunterian, University of Glasgow
Ученые уже давно умеют извлекать ДНК древних бактерий и вирусов из костей и зубов людей, умерших тысячи лет назад. С помощью генетического анализа такой материал находят в скелетах возрастом до 50 тысяч лет — например, фрагменты вирусной ДНК обнаруживали даже у неандертальцев. Но с возбудителями обычной простуды, гриппа или кори всё сложнее: их геном состоит не из ДНК, а из РНК.
РНК (рибонуклеиновая кислота) — это молекула, которая в живом организме выполняет множество задач: переносит генетическую информацию от ДНК, участвует в синтезе белков и регулирует работу генов. Но в отличие от ДНК, РНК после смерти разрушается гораздо быстрее — обычно за несколько часов или суток. Этому способствуют особые ферменты (нуклеазы) и химические процессы. Правда, при благоприятных условиях, например в холоде, она может сохраняться дольше.
Долгое время считалось, что найти древние РНК-вирусы практически невозможно. Однако в последние годы представления изменились: исследователи научились извлекать древнюю РНК из исключительно хорошо сохранившихся образцов — скажем, из тканей мамонта, пролежавших в вечной мерзлоте 40 тысяч лет. Но что делать с обычными больницами и моргами прошлого, где условия хранения были далеки от сибирских?
С конца XIX — начала XX века для сохранения тканей врачи активно использовали формалин. Этот раствор предотвращает разложение, но он же связывает молекулы внутри образца, включая белки и нуклеиновые кислоты, что сильно затрудняет их последующий анализ. Короче говоря, формалин — хороший консервант, но плохой союзник для генетиков.
Команда исследователей под руководством Эрин Барнетт из Онкологического исследовательского центра Фреда Хатчинсона (США) решила поискать альтернативу: изучить анатомические коллекции, которые сформировали еще до эпохи формалина.
Удача ждала их в Хантеровском анатомическом музее при Университете Глазго в Шотландии. Там хранились образцы легочной ткани двух людей, законсервированные не формалином, а спиртом. Первый принадлежал женщине из Лондона, умершей в 1770-х годах. Второй — человеку (пол установить не удалось), скончавшемуся в 1877 году. В медицинских картах того времени у обоих значились симптомы ОРВИ.
Ученые одновременно извлекли из образцов и ДНК, и РНК. Древняя РНК оказалась сильно фрагментированной: большинство обрывков состояли всего из 20–30 «букв»-нуклеотидов. Чтобы восстановить геном, исследователям пришлось собирать его как пазл из тысяч мельчайших кусочков с помощью биоинформатических методов.
Работа продвигалась медленно, но в итоге они сумели реконструировать геном РНК-содержащего вируса человека из образца ткани женщины XVIII века. На сегодня это старейший из когда-либо восстановленных геномов РНК-вируса человека.
Кроме того, анализ показал, что в момент смерти организм женщины боролся еще и с опасными бактериями: пневмококком, гемофильной палочкой и моракселлой — классическим набором возбудителей респираторных инфекций.
Собрав древний геном, ученые сравнили его с базой данных Национальных институтов здравоохранения США, где хранятся миллионы записей о современных вирусах. Филогенетический анализ показал: вирус из XVIII века принадлежит к группе Human Rhinovirus A, но это не прямой предок нынешних штаммов, а вымершая линия — эволюционный тупик.
«Когда мы сравнили древний геном с современными базами последовательностей, то определили близость этого вируса к современному генотипу A19 и оценили, что их общий предок жил примерно в XVI–XVII веках», — пояснила Эрин Барнетт.
По словам авторов, их открытие дает редкую возможность проследить, как риновирусы эволюционировали на протяжении столетий.
Результаты исследования пока опубликованы на сайте препринтов по биологии bioRxiv.
