AACIMP 2009 Summer School lecture by Zinayida Klestova.

1. ВОПРОСЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
НОВЫХ ВИРУСНЫХ ИНФЕКЦИЙ
И
РОЛЬ БИОИНФОРМАТИКИ В
РЕШЕНИИ ИХ ПРИЧИН
Клестова Зинаида Сергеевна,
доктор ветеринарных наук,
Заведующая отделом, ученый секретарь,
Институт ветеринарной медицины УААН,
Член Правления Евросайенс
E-mail: zklestova@yandex.ru

2. Вирусы, вирусология, вирусные
инфекции
 Вирус - облигатный внутриклеточный паразит, способный
вызывать инфекционные болезни. Не имеет: клеточного
строения и белоксинтезирующей системы, имеет :из
нуклеиновых кислот – либо ДНК, либо РНК, белковую
оболочку (суперкапсид).
 Вирусология – раздел биологической науки, изучающий
вирусы, а также болезни, которые они вызывают.
 Вирусные инфекционные заболевания — это группа
заболеваний, вызываемых проникновением в организм
патогенных (болезнетворных) вирусов.

3. Размышления о возможных потенциях
для возникновения вирусных инфекций
 По данным ICTV 2005 известно 6000 вирусов
классифицированных в 1950 видов, что составило 391
таксономическую единицу.
 Однако, по данным GenBank найдено еще 3142
неклассифицированных (по спискам 2005 г.) вируса.
 За 20 лет (с 1982 по 2002 год) GenBank увеличил число
сохраненных сиквенсов с 1 млн до 42 млн.

4. Схематические примеры структур некоторых вирусов
Палочковидная частица
Иикосаэдрические вирионы: вируса табачной мозаики.
А. Вирус, не имеющий липидной Цифрами обозначены: (1) РНК-геном
оболочки (например, пикорнавирус вируса, (2) капсомер, состоящий
). всего из одного протомера, (3)
B. Оболочечный вирус (например, зрелый участок капсида.
герпесвирус).
Структура вириона неикосаэдрического
оболочечного вируса на примере ВИЧ.
Цифрами обозначены: (1) РНК-геном
вируса, (2) нуклеокапсид, (3) капсид,
(4) белковый матрикс, (5)
липидная мембрана, (6) gp120 —
гликопротеин, связывает вирус с
клеточной мембраной

5. Представители разных семейств вирусов,
вид под электронным микроскопом

6. Что такое эмерджентные
инфекционные болезни?
Эмерджентной болезнью является:
• новая инфекция, являющаяся результатом
эволюции или изменчивости существующего
патогенного агента;
• известная инфекция, распространяющаяся на
новую географическую зону или популяцию;
• новый, ранее неизвестный агент или
заболевание, диагностированное впервые,
которые оказывают значительное влияние на
здоровье животных или людей
«International Animal Health Code – 2006»

7. Эмерджентные и реэмерджентные инфекции.
 Зоонозные и
зооантропонозные инфекции
у новых хозяев: животных и
людей.
 Биологические агенты,
выделенные от
инфицированных в новых
экологических нишах.
 Впервые выделенные
природные, ранее
неизвестные патогены от
инфицированного
организма.
 Появление при инфекциях
вновь ранее
иррадицированных
патогенов.
 Причина инфекций –
появление случайно или
специально созданных
биоинженерным путем
микроорганизмов.

10. Из 1407 известных патогенов человека
816 являются зоонозами

11. 68 - 75% эмерджентных инфекций
человека вызваны зоонозами

19. Эмерджентные вирусные болезни свиней
1980 Рубулавирусная инфекция Рубулавирус свиней (РубВС, Мексика
свиней, болезнь «голубой глаз» сем. Paramyxoviridae
1986 Респираторная коронавирусная Респираторный коронавирус Бельгия,
инфекция свиней (РКВС), Франция, США
сем.Coronaviridae
1988- Репродуктивно-респираторный Вирус РРСС, США, Канада
1990 синдром (РРСС), болезнь «синее сем. Arteriviridae Германия(1990)
ухо», таинственная болезнь
1997 Цирковирусные болезни Цирковирус свиней тип 2 Канада, США
свиней (ЦБС) (ЦВC-2), сем. Circoviridae
1997 Безсимптомная Свиной вирус гепатита Е США
(СВГЕ)
инфекция сем. Hepeviridae
1997 Menagle-болезнь Menagle-вирус, Австралия
сем. Paramyxoviridae
1998 Грипп свиней Эмерджентный вирус гриппа США
свиней Н3N2, H1N2
сем. Orthomyxoviridae
1998- Респираторно- Nipah-вирус, Малайзия,
1999 неврологический синдром, сем. Paramyxoviridae Сингапур
2007- Африканская чума свиней Вирус африканской чумы Грузия,
2009 свиней Сем. Asfarviridae кавказский
регион

20. Экономический ущерб от
цирковирусной болезни
свиней
В настоящее время цирковирусная болезнь свиней
является глобальной эпизоотией , наносящей
огромный ущерб промышленному свиноводству .
В Европе ежегодно поражается до 8 млн. поросят и
свиней.
Общий экономический ущерб в странах Европейского
сообщества ежегодно составляет от 562 до 900 млн.
евро.
(“Note PCV2 Meeting”, Brussels, May 15, 2003).

21. Вирус гриппа A/H1N1 под
электронным микроскопом и схема
строения.
(диаметр вируса — 80-120 нм)

22. Region Cumulative total
as of 31 July 2009
Cases* Deaths
WHO Regional Office for Africa (AFRO) 229 1
WHO Regional Office for the Americas (AMRO) 98242 1008
WHO Regional Office for the Eastern Mediterranean (EMRO) 1301 1
WHO Regional Office for Europe (EURO) 26089 41
WHO Regional Office for South-East Asia (SEARO) 9858 65
WHO Regional Office for the Western Pacific (WPRO) 26661 39
Grand Total 162380 1155

23. SARS

24. «Атипичная пневмония" или тяжёлый острый
респираторный синдром (ТОРС) или Severe Acute
Respiratory Syndrome (SARS) (2002-2004):
32 страны, 8500 - заболевших, 800 - умерших

25. Матрица сравнения полного генома вируса SARS c геномами других коронавирусов
POL gene %
1. Sars 100.00
2.bov-ent 60.87 Bovine coronavirus /isolate="BCoV-ENT"
3.mhv-a59 60.58 Murine coronavirus MHV (strain A59)
4.mhv-2 60.47 Murine hepatitis virus (strain 2)
5.mhv-ml1 60.47 Murine hepatitis virus (strain ML-11)
6.mhv-ml0 60.40 Murine hepatitis virus (strain ML-10)
7.mhv-pen 60.25 Murine hepatitis virus (strain Penn 97-1)
8.mhv-jhm 59.85 Murine coronavirus MHV (strain JHM)
9.por-cv 55.12 Porcine epidemic diarrhea virus /strain="CV777"
10.por-pur 54.51 Porcine transmissible gastroenteritis (Purdue)
11.hum-229 54.47 Human coronavirus (strain 229E)
12.avi-bea 53.75 Avian infectious bronchitis virus /Beaudette
Усредненная степень подобия : 67.95 %

26. Причины появления Нипа
инфекции

28. Носители
Фруктоядные
летучие мыши

29. Передача вируса Нипа
ЛЕТУЧИЕ
МЫШИ
СВИНЬИ
?
ЛЮДИ
?

30. Выявлен новый вида ареновирусов, ставший
причиной заболевания в 2008 г. гемморагической
лихорадкой в Южной Африке и Замбии
 новый аренавирус –
это отдалённый
родственник вируса
лихорадки Ласса и
вируса
лимфоцитарного
хориоменингита
(выявлен в течение 72
часов с момента его
появления).

31. Причины эмерджентности инфекций
Изменчивость вирусов и их эволюция:
Точковые мутации (квази-виды)
• Рекомбинация
• Реассортация
• Адаптация
•Постоянная эволюция
Деятельность людей:
• Глобализация торговли, туризма, путешествий
• Транспорт
•Биопрепараты (вакцины)
• Промышленные или обычные агросистемы
• Крупные проекты по мелиорации, вырубка лесов и т.п.
Климатические и экологические изменения:
• Изменение климата, глобальное потепление
• Изменение экологии
• Экспансия популяции животных (особенно летающих)

32. Эмерджентные инфекционные болезни
(ЭИБ) и некоторые факторы,
направляющие их эмерджентность
Перемещения
Вторжения
Интродукция
ЭИБ диких
животных Вторжение людей
Ex situ контакт
Экологические
манипуляции
ЭИБ
ЭИБ
домашних Международные
человека
животных
путешествия
Урбанизация
Интенсификаци Биомедицинские
я сельского Технологии манипуляции
хозяйства и

33. Биологические основы и факторы
эмерджентности вирусных болезней в
популяциях животных
Факторы:
Агент (возбудитель) Патогенность
Вирулентность
Способ передачи
Иммуногенность
Стабильность:
Генетическая ,
Инфекция антигенная,
устойчивость во
внешней среде
Окружающая
среда
Хозяин
Факторы: климат,
Факторы: Генотип, вид, порода,
способ ведения пол, возраст. Плотность
хозяйства, условия популяции, состав популяции,
содержания и популяционный иммунитет,
кормления, стрессы восприимчивость,
чувствительность

35. Сравнение торговых путей в 1918 г. и на
сегодняшний день
Грипп - 1918 Торговые пути и путешествия
сегодня

39. Тенденция роста популяции человека
Global Population: 1950-2015
Total Развивающиеся страны
Развитые страны
Billions
8
7
6
5
4
3
2
1
0 1950 55 60 65 70 75 80 85 90 95 2000 05 10 15
Source: US Bureau of the Census

40.  Потребность продуктов
питания к 2020 году
увеличится на 70 %

41. Плотность популяции
людей
птицы

42. Глобальное потепление

43. Изменение экосистем
Экономическое развитие и использование земли

45. а
Ассоциация субметацентрических хромосом
лимфоцита инфицированного ротавирусом
поросенка-гнотобиота, а – контроль.

46. а б
Нарушения в строении хромосом лимфоцитов
поросят, инфицированных ротавирусом

47. Биоинформатика
Биоинформа́тика — одна из дисциплин биологии,
применяющая компьютерные методы для решения
биологических задач, в том числе молекулярной биологии, в
основном для анализа разных последовательностей
(аминокислотных, нуклеотидных).
Возникла в 1976-1978 годах, окончательно оформилась в 1980 году с
выходом специального выпуска журнала «Nucleic Acid Research» (NAR).
Биоинформатика включает в себя:
•базы данных, в которых хранится биологическая информация ,
• набор инструментов для анализа тех данных, которые лежат в таких
базах,
• правильное применение компьютерных методов для правильного
решения биологических задач.

48. Основные вехи достижений биологических технологий
и биоинформатики

49. Применение современной
биоинформатики
 Анализ генетических
последовательностей,
 Аннотация геномов (маркировка генов и
др. объектов в последовательности ДНК)
 Вычислительная эволюционная
биология (в т.ч. филлогенетический
анализ),
 Оценка биологического разнообразия.

50. за
ю
ар !
а год ие
Бл ман
и
вн