Белоногие хомячки (Peromyscus leucopus) могут служить резервуаром возбудителей болезни Лайма и ряда других болезней без видимого вреда для себя благодаря особенностям своего генома, выяснили ученые. Уровень экспрессии многих генов, которые обеспечивают реакцию организма на вирусы и бактерии, в коже этих грызунов не такой, как в крови. Кроме того, у них отсутствует фрагмент гена интерлейкина-6 — молекулы, играющей важную роль в нацеливании ответа организма на патогены, говорится в статье, опубликованной в Science Advances.
Большое число бактериальных и вирусных инфекций переносят членистоногие, в частности, клещи. Они атакуют людей, собак, оленей и грызунов. Всем этим животным передаются возбудители соответствующих заболеваний, но не каждое страдает от этого. Белоногие хомячки в дикой природе (их ареал — большая часть США, часть Канады и Мексики) выступают в роли резервуара бактерий группы Borrelia burgdorferi, которые вызывают болезнь Лайма (она же боррелиоз), простейших — возбудителей бабезиоза (болезнь похожа на малярию), возбудителей вирусного энцефалита и многих других инфекций. Все эти болезни поражают людей и наносят им заметный вред, но здоровье белоногих хомячков от них, как правило, не ухудшается.
Механизмы развития перечисленных заболеваний и переноса их возбудителей чаще всего исследуют на домовых мышах (Mus musculus). Однако дикие представители этого вида не служат резервуаром болезни Лайма и ряда других недугов. Логичнее было бы изучать их на белоногих хомячках, которые состоят лишь в отдаленном родстве с мышами, хотя внешне на них похожи. Однако о генетике мышей известно много, а о генетике этих хомячков — мало. Это одно из препятствий на пути к тому, чтобы P. leucopus стали полноценными модельными организмами в эпидемиологии.
Энтони Лонг (Anthony Long) и его коллеги из Калифорнийского университета в Ирвайне и Университета Юты пополнили пул данных о белоногих хомячках и их взаимоотношениях с возбудителями различных заболеваний, собрав геном этого животного. Также они сравнили расположение генов P. leucopus и домовой мыши и их активность. Помимо этого биологи проанализировали репертуар мРНК различных частей тела белоногого хомячка до заражения Borrelia burgdorferi и после него.
Оказалось, что организм белоногого хомячка все же реагирует на возбудителей болезни Лайма, но в основном кожей, а не кровью. В клетках кожи зверька меняется экспрессия 675 генов (у 383 усиливается, у 292 ослабляется), в клетках крови — только 72 генов (у 13 усиливается, у 59 ослабляется), притом не таких, как в коже. Размножение B. burgdorferi в организме хомячка идет главным образом в коже. Видимо, именно по этой причине грызун с такой легкостью передает возбудителя боррелиоза другим животным, в том числе людям (передача идет через клещей, которые кусают этих грызунов). У остальных боррелии размножаются в структурах тела, расположенных глубже, поэтому и их перенос идет с трудом.
Также у Peromyscus leucopus недостает фрагмента гена интерлейкина-6 размером около 20 килобаз (тысяч пар нуклеотидов). Этот ген важен для реагирования организма на инфекции, он во многом определяет силу воспалительного ответа. Кроме того, по данным авторов, дикие белоногие хомячки крайне редко скрещиваются с близкими родственниками, а строение множества однонуклеотидных полиморфизмов (всего их насчитали 42 миллиона) говорит о том, что многие участки ДНК P. leucopus нельзя эффективно отредактировать с помощью CRISPR/Cas. Это означает, что контролировать численность белоногих хомячков генным драйвом будет непросто.
Данные о геноме Peromyscus leucopus позволят эффективнее управлять распространением боррелиоза и, вероятно, помогут создать вакцину против этого заболевания. Пока ее не существует, возможны только профилактика (ее тоже можно улучшить, узнав больше о хомячке), а также лечение антибиотиками.
Для всестороннего понимания биологических процессов имеет смысл изучать их на организмах самых разных видов. Если инфекционные заболевания эффективнее изучать на хомячках и песчанках, то поведение и когнитивные процессы последнее время предлагают исследовать на головоногих моллюсках, так как их интеллект, вероятно, выше, чем у большинства грызунов.
Светлана Ястребова
