Конкурс «био/мол/текст»-2013

Эта статья представлена на конкурс научно-популярных работ «био/мол/текст»-2013 в номинации «Лучшее новостное сообщение».

---

Спонсор конкурса — дальновидная компания Thermo Fisher Scientific. Спонсор приза зрительских симпатий — фирма Helicon.

Эта история началась в 1998 году, когда в Валенсии произошла локальная вспышка заражений гепатитом С. Расследование эпидемиологов, которое началось для того, чтобы определить источник заражения, выявило, что существенная доля вновь заболевших по тем или иным причинам в этот период посещала один из двух местных частных госпиталей. В ходе дальнейших исследований выяснилось, что зараженные, счет которым шел на десятки, если не сотни, обслуживались одним из местных врачей-анестезиологов. Других статистически достоверных факторов, связывающих пациентов между собой, выявлено не было.

Когда дело дошло до судебного разбирательства, судья назначил экспертизу, в цели которой входило подтверждение либо опровержение причастности анестезиолога к заражениям, определение точного числа зараженных именно этим медицинским работником, проверка того, не было ли альтернативного источника и второй параллельной вспышки заболевания гепатитом С, а также точные даты заражений пациентов и самого источника.

Работа проводилась в несколько этапов. Для начала ученые определили тип вируса предполагаемого источника. Это оказался HCV 1a, благодаря чему можно было исключить лишних 290 образцов сыворотки пациентов с HCV 1b, которые были переданы исследователям для изучения. Затем было выбрано две области в геноме вируса, изучение отличий между которыми и должно было позволить ответить на вопросы суда.

Геном гепатита С, представителя семейства флавивирусов, представлен одноцепочечной молекулой РНК, длина которой приблизительно равна 9,5 тысячам нуклеотидов [1]. У вируса всего три структурных белка — один капсидный (C) и два поверхностных (Е1 и Е2), необходимых для проникновения в клетку, а также семь белков, не попадающих в вирусные частицы, среди которых вирусная полимераза, кодируемая геном NS5B [2].

Именно фрагменты последовательности полимеразы были исследованы в первую очередь. Удалось обнаружить, что из опытных образцов 150 последовательностей были идентичны соответствующей области генома вируса из предполагаемого источника. Для еще 69 и 23 образцов было по одному или два отличия от исходного вируса, соответственно. Однако оставалось еще 118 предполагаемых случаев, которые по числу нуклеотидных замен нельзя было отличить от контрольной выборки пациентов, заразившихся независимо.

Для того, чтобы окончательно прояснить ситуацию, у предположительно зараженных анестезиологом и контрольных пациентов были взяты последовательности вирусных геномов из областей генов Е1 и Е2. Причем для каждого образца брались от 6 до 30 последовательностей, а для предполагаемого источника было взято 134 последовательности, которые, как оказалось, были неоднородны и распадались на две группы. Всего в построении общего эволюционного древа были задействованы 4184 последовательности. В итоге на построенных разными методами филогенетических деревьях присутствовал хорошо различимый монофилетический кластер, в который попали все 134 последовательности предполагаемого источника и еще 3038 последовательностей от 274 пациентов. Это позволило ограничить и проследить вспышку заболевания гепатитом С, спровоцированную недобросовестным медицинским работником, а также исключить из группы пострадавших в результате его действий 47 из исходно участвовавших в исследовании пациентов.

В судебных целях молекулярная биология и секвенирование ДНК используются постоянно, равно как и в расследованиях причин возникновения той или иной эпидемии. Случаи, в которых приходится подтверждать факт заражения пациента медицинским работником, также не редки [4], [5]. Однако обычно в таких ситуациях речь идет об описании всего одного или нескольких событий заражения, тогда как коллективу из Валенсии под руководством Фернандо Гонсалеса-Канделаса, в сотрудничестве с коллегами из Польши, удалось проследить всю спровоцированную вспышку от начала до конца.

В обсуждении своей работы авторы упоминают, что в суде им, как экспертам, было непросто рассказывать неподготовленным юристам и общественности о том, как быстро происходит эволюция РНК-содержащих вирусов, и какие выводы можно сделать, опираясь на методологию молекулярной филогенетики, для которой вирус гепатита С — привычный объект [6]. Однако результаты экспертизы оказались весьма полезными и исчерпывающими, так что есть основания полагать, что такие сложные и детальные работы будут проводиться и в других случаях, если медицинский сотрудник захочет вколоть себе дозу какого-нибудь опиата, предназначавшегося больному для обезболивания. Тем же шприцем.

Литература

1. P. G. W. Plagemann. (1991). Hepatitis C virus. Archives of Virology. 120, 165-180;
2. Francois Penin, Jean Dubuisson, Felix A. Rey, Darius Moradpour, Jean-Michel Pawlotsky. (2004). Structural biology of hepatitis C virus. Hepatology. 39, 5-19;
3. Fernando González-Candelas, María Alma Bracho, Borys Wróbel, Andrés Moya. (2013). Molecular evolution in court: analysis of a large hepatitis C virus outbreak from an evolving source. BMC Biol. 11;
4. M. L. Metzker, D. P. Mindell, X.-M. Liu, R. G. Ptak, R. A. Gibbs, D. M. Hillis. (2002). Molecular evidence of HIV-1 transmission in a criminal case. Proceedings of the National Academy of Sciences. 99, 14292-14297;
5. M. A. Bracho, M. J. Gosalbes, D. Blasco, A. Moya, F. Gonzalez-Candelas. (2005). Molecular Epidemiology of a Hepatitis C Virus Outbreak in a Hemodialysis Unit. Journal of Clinical Microbiology. 43, 2750-2755;
6. Brendan Jacka, Francois Lamoury, Peter Simmonds, Gregory J. Dore, Jason Grebely, Tanya Applegate. (2013). Sequencing of the Hepatitis C Virus: A Systematic Review. PLoS ONE. 8, e67073;
7. Evolutionary forensics used on hepatitis C virus outbreak. (2013). ScienceDaily.