Насекомые передают потомству противовирусный иммунитет

В исследовании, опубликованном в Cell Reports, учёные показывают, что плодовые мухи (Drosophila melanogaster) и комары (Aedes aegypti) передают иммунитет к вирусам своим потомкам на протяжении нескольких поколений.

"Авторы представляют очень тщательный набор экспериментов, которые детализируют существование этой передачи некой иммунологической памяти потомству из поколения в поколение", - говорит Барбара Милутинович, постдок из Института науки и технологий Австрии, которая не участвовала в работе.
Некоторые ученые до сих пор обсуждают иммунитет у дрозофилы, как будто он только врожденный и не адаптирован к определенным патогенам, добавляет она, но «это исследование показывает нам доказательства передачи иммунитета от родителей - потомкам».

Мария Карла Салех, иммунолог из Института Пастера в Париже, и ее коллеги задались целью понять иммунитет насекомых, потому что комары - переносчики опасных вирусов, вызывающих заболевания, сами не страдают от этих инфекций. "Вирус вызывает смертельную болезнь у людей, но комар будет очень счастлив», - говорит она.
Ученые сосредоточились на стойких вирусных инфекциях: инфекциях с высокой вирусной нагрузкой и высокой степенью заражаемости насекомых - переносчиков. "Исследование основ устойчивых инфекций может позволить управлять переносом патогенов комаром", - объясняет Салех.

Салех и ее группа часто работают с дрозофилами, потому что их иммунная система схожа с иммунной системой комаров, а с плодовыми мушками гораздо легче работать. В 2018 году команда показала, что Drosophila melanogaster, подвергшиеся воздействию вируса в виде личинок, успешно боролись с ним во взрослом возрасте, в то время как инвазия взрослых особей привела к развитию заболевания. Следующий вопрос заключался в том, может ли этот вид иммунного прайминга передаваться от родителей потомству.

В новом исследовании Салех и ее коллеги вводили самкам плодовых мушек рекомбинантный вирус Синдбис или имитирующую инъекцию того же объема, не содержащую вируса.

У дрозофил вирус Синдбис производит высокие титры вируса (вирусная нагрузка), но не вызывает у них болезней и не передается от матери к потомству. После инъекции самки спарились и отложили яйца. Когда следующее поколение достигло совершеннолетия, исследователи ввели новому поколению тот же рекомбинантный вирус лихорадки Синдбис.

Те мухи, матери которых были инфицированы вирусом, в конечном итоге имели более низкие титры вирусов и низкую активность репортерного гена, встроенного в вирус, чем потомство матерей, которые были ложно инфицированы перед спариванием. Исследователи определили, что защитные эффекты вирусной инфекции у поколения основателей сохраняются как минимум в пяти поколениях.
Они увидели аналогичный уровень трансгенерационной противовирусной защиты, когда повторили эксперименты с тремя другими вирусами с одноцепочечной РНК с положительной цепью.

Чтобы определить, был ли интактный вирус необходим для противовирусного иммунитета потомства, исследователи сконструировали двухцепочечную РНК, соответствующую двум разным частям вируса Синдбис, которая имитирует промежуточные формы вируса, созданные во время репликации вируса. При введении самкам мух этот фрагмент двухцепочечной РНК также защищает их потомство от последующих вирусных проблем.

Затем ученые либо вводили самкам комаров Aedes aegypti вирус чикунгунья - вирус с одноцепочечной РНК с положительной цепью, который может вызывать у людей головные боли, мышечные боли и отек суставов, либо кормили их зараженной кровью. Когда исследователи впоследствии подвергли потомство комаров воздействию вируса, у насекомых были более низкие показатели клеток вируса, чем у тех, чьи матери были ложно инфицированы.

В своем исследовании 2018 года Салех и ее коллеги показали, что вирусная ДНК, соответствующая некоторой части последовательности вирусной РНК, присутствовала у взрослых насекомых после того, как они подверглись воздействию вируса в виде личинок. Предполагая, что вирусная ДНК играет роль в трансгенерационном иммунитете, который они наблюдали в новой работе, специалисты изучили уровни как вирусной ДНК, так и РНК у мух, которые были инфицированы одним из двух одноцепочечных РНК - вирусов с положительной цепью и их потомства. Они обнаружили как вирусную РНК, как и ожидалось для текущей инфекции, так и вирусную ДНК у матерей, но у потомства не было никакой вирусной РНК, а только вирусная ДНК.

«Мы уверены, что информация определенно передается в виде ДНК», - говорит Салех. "Но результаты вызывают массу вопросов. Например, защиту и передачу противовирусного иммунитета мы могли наблюдать только для положительных одноцепочечных РНК - вирусов. Почему?"

"Предыдущая работа показала, что такие механизмы, которые обеспечивают некую память, существуют у беспозвоночных - или, по крайней мере, у некоторых беспозвоночных, и они выглядят совершенно иначе, чем то, что мы привыкли видеть в иммунной системе позвоночных", - говорит Мэтт Баллинджер, биолог из Государственного университета Миссисипи, не принимавший участия в исследовании.

"Есть несколько вирусов с геномами одноцепочечной РНК, которые передаются людям от комаров», в том числе вирусы денге, чикунгуньи, вирус Зика, желтой лихорадки и Западного Нила", - говорит Бриони Боннинг, энтомолог из Университета Флориды. "Понимание того, каким образом у комаров образуется иммунный механизм, подавляющий репликацию человеческих вирусов можно будет использовать для того, чтобы попытаться остановить передачу вирусов людям".