Попитайте учен от CDC: Д-р Терънс Тумпей и възстановяването на пандемичния вирус от 1918 г

През 2005 г. микробиологът д-р Терънс Тумпи е одобрен от тогавашния директор на CDC д-р Джули Гербердинг да използва обратна генетика за реконструкция на грипния вирус от 1918 г., който беше изгубен в историята след пагубната пандемия от 1918 г. Решението за пресъздаване на вируса от 1918 г. е направена много внимателно от висши държавни служители и след това е извършена под строг контрол. Д-р Тумпей е избран за единственото лице, оторизирано да работи върху вируса от 1918 г., и тогава само при повишени предпазни мерки от ниво 3 на биосигурност (BSL-3E). Например, за да намали риска за колегите, д-р Тумпе работеше сам след нормални часове на агенция. Неговото здравословно състояние се следи непрекъснато и той приема предпазни средства срещу грип като превантивна мярка, в случай че е изложен на инфекциозен вирус. Това забележително и историческо постижение на науката и общественото здраве беше кулминацията на години на съвместна работа. Използвайки декодираната генна последователност на вируса от 1918 г., получена от изследователи от Института по патология на въоръжените сили и плазмиди, осигурени от учени от планината Синай, д-р Тумпей е първият човек, който физически реконструира и след това изследва живия и пълен 1918 вирус в лаборатория настройка. Днес д-р Тумпей е началник на клона на отдела по имунология и патогенеза на грипния отдел (IPB) в CDC. Сто години след пандемията от 1918 г. седнах при д-р Тумпи, за да говоря за работата му върху вируса от 1918 г. и неговото значение.

Това изображение показва реда на събитията, водещи до реконструкцията на вируса през 1918 г. от д-р Терънс Тумпей в рамките на подобрената лаборатория за биологична сигурност на ниво 3 на CDC.

Защо смятате, че е важно да погледнете назад към пандемията от 1918 г.?

Д-р Тумпей: Пандемията за грип през 1918 г. беше изключителна, тъй като уби поне 50 милиона души по света, което го прави най-лошата пандемия за грип в неотдавна записаната история. Тогавашните клиницисти и учени се бореха с много неизвестни и това, което добави към объркването, беше погрешното вярване, че болестта е причинена от бактерия ̶ не вирус ̶, наречена Pfeiffer's bacillus (грам-отрицателна бактерия, която сега е призната за Haemophilus influenzae), Не бяха минали още 30 години хората да разберат, че пандемичният вирус от 1918 г., който зарази 30% от световното население, е вирус на грип А (H1N1). Поради своето въздействие пандемията от 1918 г. понякога е наричана „Майка на всички пандемии“и тя продължава да вдъхновява изследванията за нейния произход и връзката между вируса от 1918 г. и други грипни вируси.

Как или защо според вас пандемията от 1918 г. е актуална и днес?

Д-р Тумпей: Разбирането на уникалните особености на пандемията от 1918 г. е особено уместно, тъй като близо век по-късно се появи потомък на този вирус, който предизвиква друга пандемия. Доклади за нов вирус H1N1 от свински произход (2009 H1N1), причиняващ грипоподобни заболявания, пневмония и смърт при хората, бяха обявени за първи път през април 2009 г. Лабораторно потвърдени случаи на човешка инфекция нараства бързо с разпространението на вируса. Пандемия е обявена на 11 юни 2009 г., като по това време 74 държави съобщават за над 28 000 човешки инфекции със 144 смъртни случая. Този вирус продължава да се разпространява като човешки сезонен грипен вирус след пандемията от 2009 г.

Как се интересувахте от грипа като кариерен път?

Д-р Тумпей: Интересувах се от грип по време на следдипломното си образование в Медицинския университет в Южна Алабама. Проучването на грип беше част от моята дипломна курсова работа и винаги бях шокиран от изключително високата смъртност от грипната пандемия от 1918 г. Освен това, като изнасяше лекции за способността на някои грипни вируси да се разпространяват ефективно между хората, един професор даде пример за трима души, седящи в стая; единият има ХИВ, единият има Ебола, а другият е заразен с вирус на човешки грип. Ако прекарате време с тези трима души в стаята (без контакт), кой вирус ще ви разболее? Този пример също ме заинтересуваше от грип и грипно предаване. Кандидатствах за докторантура на Американското дружество по микробиология (ASM) с д-р Жаклин Кац и получих двугодишна стипендия за работа в отдела за грип на CDC и никога не погледнах назад.

Коя е най-възнаграждаващата част от работата ти?

Д-р Тумпей: Като цяло се чувствам много щастлив, че имах възможността да проуча вируса от 1918 г. и други грипни вируси. Особено ми харесва процеса на научно откриване и наставничество на стажантите в лабораторията. Реконструкцията на вируса от 1918 г. също ни позволи да проучим отделните му гени и да определим защо вирусът на пандемията H1N1 е толкова смъртоносен. Работата с вируса от 1918 г. разкрива важна роля за протеините на полимеразата в засилената вирулентност, в резултат на което учените генерират нови идеи за подобряване на разработването на нови антивирусни лекарства, насочени срещу тези вирусни полимерази. В резултат на това беше полезно да се види развитието и клиничните изпитвания, свързани с тези нови антивирусни средства. Тези нови медикаменти представляват важно развитие, тъй като те потенциално могат да разширят наличните ни средства срещу грипна болест.

Кои са някои от основните моменти на вашето изследване и кариера?

Д-р Тумпей: Особено се гордея с характеристиката на реконструирания пандемичен вирус през 1918 г. и последващата работа, изучаваща този вирус, който уби толкова много. Работата, както се съобщава в изданието на Science за октомври 2005 г. (том 310, стр. 77.) Външно, беше извършено с помощта на техника, наречена обратна генетика, за да се създаде отново жив вирус от 1918 г.

Как ви пресъздаде вирусът от 1918 г.?

Бях много развълнуван и бях много разтревожен през 2005 г. Когато се готвите да преработите вирус, за който се смята, че е убил поне 50 милиона души по целия свят, бях страстен за голямата задача, която ви предстои. Имах голям късмет да подкрепя CDC и NIH. Преди да започнат експериментите, офисът на директора на CDC предостави надзор и насоки за този важен проект. По-специално, те внимателно оцениха конкретните проучвания, които трябва да бъдат проведени, и стигнаха до заключението, че това изследване може безопасно и сигурно да се извърши при задържане на BSL-3. Беше решено, че ще бъда единственият учен, който спасява вируса от 1918 г. при CDC и трябваше да предприема допълнителни предпазни мерки, включващи приема на грипна антивирусна профилактика. Освен това бяха въведени процедури, така че ако преживея заболяване, подобно на грип, щях да се карантирам вкъщи и да избегна контакт с външния свят.

В научно отношение всичко е на мястото, за да може да се прекрои грипният вирус през 1918 г. с помощта на техника, наречена обратна генетика. Бях развълнуван като първият човек, който напълно спаси вируса от 1918 г. през лятото на 2005 г. През няколко седмици през юли 2005 г. моите сътрудници многократно ме питаха: „Имате ли го?“„Вирусът от 1918 г. все още ли се е появил в културата?“Когато накрая вирусът от 1918 г. се появи в клетъчната ми култура BSL-3E и разбрах, че имам исторически вирус в ръка, просто изпратих имейл до моите сътрудници, който гласеше: „Това е една малка стъпка за човека, един гигантски скок за човечеството.“От игривия имейл знаеха, че вирусът от 1918 г. е спасен. Като цяло спасяването от вируси беше много възнаграждаващо и позволи на научните изследвания на пандемията през 1918 г. да продължат напред и да осигурят на научната област иновативни открития. По-специално, идентифицирането на нови грипни вирусни фактори и нови идеи за подобряване на разработването на антивирусни лекарства срещу всички грипни вируси е приятно и вълнуващо за гледане.

Защо беше толкова важно да се изследва вирусът от 1918 г.?

Д-р Тумпи: Тъй като кодиращите последователности на вирусните РНК сегменти от 1918 г. не разкриват очевидни генетични особености, които са били свързани с вирулентността, затова е важно да се проучат 1918 рекомбинантни вируси, за да се разберат по-добре генетичните маркери, отговорни за репликацията на вируса и вирулентността на това пандемичен щам. Така се почувствах като молекулярната характеристика на реконструирания пандемичен грипен вирус през 1918 г. хвърля светлина върху това защо този вирус е такъв убиец.

Това изображение изброява уроци, извлечени от изследването на реконструирания вирус от 1918 г. в CDC и защо е толкова смъртоносен.

Какво научихте защо пандемичният вирус от 1918 г. е толкова смъртоносен?

Д-р Тумпей: Установихме, че гените на вируса HA и PB1 на вируса от 1918 г. са от съществено значение за максимална репликация и вирулентност. Имайки предвид тези данни, някои учени смятат, че тези вирусни гени могат да бъдат потенциална мишена за ново поколение разработка на лекарства против грип А. Считаме, че качеството на работата с вируса от 1918 г. и крайния резултат от проекта е забележително.

Как лабораторните мерки за безопасност се отразяват на вашата работа и на вашия клон?

Д-р Тумпи: Все по-важно е персоналът да спазва изискванията за биобезопасност и биосигурност. Аз съм главен изследовател на Select Agent (PI) и като PI отговарям за пълното спазване на политиките, практиките и процедурите, предложени от програмата Select Agent и Службата на асоциирания директор по лабораторни науки и безопасност (OADLSS). Всъщност тази важна отговорност се разпростира върху всички аспекти на биологичната безопасност, включващи лабораторната среда и всички хора, които влизат в пространството BSL-3E.

Каква роля играхте по време на пандемията H1N1 през 2009 г.?

Д-р Тумпи: Моята роля по време на пандемията H1N1 през 2009 г. беше да провеждам лабораторни експерименти с грипни вируси от 2009 г. H1N1, за да видя колко добре се разпространява вирусът и колко тежък е той, както и да помогна за оценка на имунитета към този нов вирус. Това ни помогна да оценим потенциалната вреда, която този вирус може да причини. Това беше важно, тъй като пълният клиничен спектър на заболяването, причинено от грипни вируси от H1N1 през 2009 г., и тяхната преносимост не бяха напълно разбрани. Грипният отдел на CDC беше първият, който показа, че за разлика от сезонните грипни вируси, грипните вируси от H1N1 от 2009 г. предизвикват повишена заболеваемост, репликирани към по-високи титри в белодробната тъкан и са възстановени от чревния тракт на интраназално инокулирани порове. Интересното е, че открихме прилики между пандемичния вирус H1N1 от 2009 г. и вируса на H1N1 от 1918 г. Това се основава на няколко серологични проучвания на вируси H1N1 от 2009 г., които предоставят доказателства за наличието на кръстосано реактивни антитела към вируса на H1N1 от 1918 г. Използвайки тази информация, ние демонстрирахме, че ваксинацията със сезонната ваксина за 2010-2011 г. (съдържаща вируса на H1N1 от 2009 г.) предизвиква неутрализиращи антитела към вируса от 1918 г. и предпазва поровете срещу грипна вирусна инфекция от 1918 г. Това беше просто проучване, което показа, че сезонната инактивирана ваксина срещу грип, която повечето от нас получават, ще осигури защита срещу реконструирания вирус от 1918 г., който като избран агент се счита, че представлява както заплаха за биобезопасността, така и за биологичната сигурност.

Имате ли финални мисли за това как поуките от вашите изследвания могат да ни помогнат да се подготвим за следващата пандемия?

Взети заедно, противогрипните ваксини и антивирусните лекарства представляват критични инструменти за намаляване на тежестта от инфекция с грипния вирус и те се открояват в рамките на готовност за пандемия и рамки за реакция. Чрез идентифицирането на кои 1918 вирусни гени са важни за заболеваемостта и разработването на ваксини и антивирусни лекарства, става ясно, че реконструкцията на вируса от 1918 г. е предоставила безценна информация за усилия за подготовка за пандемия.

Благодаря ви за отделеното време, д-р Тумпи