Отдел экологии вирусов

Лаборатория экологии вирусов

Руководитель – кандидат биологических наук И.Т.Федякина.

Лаборатория была создана в 1968 г. по инициативе академика РАН Д.К.Львова, который на протяжении более четырех десятилетий являлся ее бессменным руководителем. С 2010 г. по 2014 г. лабораторию возглавлял ученик и последователь идей академика Д.К.Львова – доктор биологических наук М.Ю.Щелканов. С 2014 г. руководителем лаборатории назначена кандидат биологических наук И.Т.Федякина. Круг научных интересов – изучение противовирусной активности и механизмов действия химиопрепаратов в отношении гриппозной инфекции in vitro и in vivo, вызванной штаммами вируса гриппа А, хранящимися в Государственной коллекции вирусов, и вирусов гриппа птиц и человека, изолированных в лаборатории.

Традиционно основное направление исследований лаборатории – изучение новых и вновь возникающих вирусных инфекций с особым вниманием к агентам с высокой степенью изменчивости генома. Комплексные исследования направлены на изучение эволюции возбудителей. Изучение экологии возбудителей, межпопуляционных взаимодействий между позвоночными хозяевами (включая человека), вирусами, членистоногими переносчиками в разнообразных условиях среды обитания, анализ возникших эпидемических ситуаций – позволяют прогнозировать будущие эпидемические ситуации на территории РФ и сопредельных стран. Использование при этом молекулярно-генетических методов дает возможность определить тенденции в изменении генетических свойств вирусных популяций, создать условия для разработки эффективных диагностических и профилактических препаратов. На основе экологического подхода разработана принципиальная схема циркуляции арбовирусов в разных климатических поясах. Исходя из теоретических предпосылок, проведено обследование территории Северной Евразии на арбовирусы. В результате, изолировано 69 вирусов, 24 из которых зарегистрированы в Международном каталоге в качестве новых для науки. Описаны не известные ранее инфекции – Карельская лихорадка, Иссык-Кульская лихорадка, лихорадки Карши, Тамды, долины Сыр-Дарьи. Разработан прогноз возникновения эпидемических вспышек в различных ландшафтных поясах на территории России. Методами молекулярной экологии проведена генетическая характеристика вирусов Крымской геморрагической лихорадки и лихорадки Западного Нила (ЛЗН), вызвавших обширные эпидемические вспышки в 1999-2002 гг. на юге России. Показана идентичность геномов штаммов вируса ЛЗН, изолированных в этот период в России и США. За последние три года, совместно со специалистами лаборатории биотехнологии, впервые в мире генетически охарактеризованы более 300 штаммов зоонозных РНК-содержащих вирусов, принадлежащих семи семействам. Из них более 50 описаны как новые виды вирусов.

Экологический подход использован для изучения механизмов возникновения новых пандемических вирусов гриппа А. Установлена активная циркуляция 14 различных вирусов гриппа А в природных биоценозах Северной Евразии, в том числе – генетических вариантов, которые расцениваются в качестве возможных предшественников новых пандемических вирусов.

Ведется мониторинг генотипной композиции вируса гепатита С на территории РФ. Показано постоянное изменение процентного соотношения отдельных генотипов вируса, появление рекомбинантных форм этого вируса на территориях, ранее свободных от него. Обнаружен новый субтип вируса гепатита С.

В лаборатории разрабатываются модели для оценки эффективности новых лекарственных препаратов и химических соединений в отношении вируса гриппа в культуре клеток и на животных.

Для лаборатории характерно широкое внутри- и межинститутское комплексирование. Работа сотрудников лаборатории отмечена Государственной премией РФ, премией Совета Министров СССР и премиями имени Д.И.Ивановского РАМН.

Лаборатория этиологии и эпидемиологии гриппа

Руководитель – доктор медицинских наук Е.И.Бурцева.

У истоков исследований, которые проводятся в настоящее время в лаборатории, стояли: Заслуженный деятель науки РСФСР, профессор М.И.Соколов, профессор А.С.Горбунова, академик АМН СССР В.М.Жданов, Заслуженный деятель науки РСФСР, профессор Л.Я.Закстельская, Заслуженный деятель науки РФ, профессор А.Н.Слепушкин.

В соответствии с приказом Роспотребнадзора №373 от 31 марта 2005 г. «О совершенствовании системы эпидемиологического надзора и контроля за гриппом и острыми респираторными вирусными инфекциями», на лабораторию были возложены функции Центра экологии и эпидемиологии гриппа (ЦЭЭГ). В целях дальнейшей реализации на территории РФ Международных медико-санитарных правил (ММСП 2005), приказом Роспотребнадзора №88 от 17 марта 2008 г. «О мерах по совершенствованию мониторинга за возбудителями инфекционных и паразитарных заболеваний», на лабораторию возложены функции одного их четырех Референс-центров по мониторингу за гриппом в РФ.

В лаборатории ведутся исследования по изучению антигенных, биологических и молекулярно-генетических свойств циркулирующих штаммов вирусов гриппа с применением следующих методов: изоляция штаммов на клетках культуры ткани MDCK и куриных эмбрионах, РГА, РТГА, ИФА, микронейтрализация, ПЦР и ПЦР-РВ. Используются животные модели для получения иммунных сывороток. Осуществляется пополнение Государственной коллекции вирусов образцами оригинальных эпидемических и пандемических штаммов.

Еженедельно в лаборатории проводится анализ поступающих данных по заболеваемости гриппом и ОРВИ в разных возрастных группах и данных лабораторной диагностики на отдельных территориях РФ, которые обобщаются, оформляются и представляются в Минздрав России, Роспотребнадзор, НИИ гриппа, сотрудничающим учреждениям здравоохранения.

На лабораторию возложены функции Национального центра по гриппу (НЦГ), сотрудничающего с ВОЗ. В рамках международного сотрудничества осуществляется обмен данными по лабораторной диагностике, референс-штаммами, эпидемическими штаммами и диагностическими препаратами между лабораторией и Сотрудничающими центрами ВОЗ по гриппу (Лондон, Великобритания; Атланта, США). Ежегодно, согласно рекомендациям ВОЗ, лаборатория участвует в квалификационных проверках качества выполняемых исследований для подтверждения статуса НЦГ.

Выполняются фундаментальные исследования практической направленности по использованию нанотехнологий для диагностики и профилактики гриппа и ОРВИ.

Лаборатория биотехнологии

Руководитель – кандидат биологических наук А.А.Почтовый.

Лаборатория биотехнологии была образована в 1984 г. для решения ряда биотехнологических задач, связанных с возникшей пандемией ВИЧ, под руководством доктора биологических наук, профессора М.М.Гараева. Основные цели лаборатории заключались в разработке подходов к получению отдельных компонентов ВИЧ для производства диагностических и вакцинных препаратов. Кроме этого, большое внимание уделялось исследованиям молекулярно-генетических характеристик ВИЧ и его эволюции, выявлению механизмов вирусного патогенеза. В результате этой работы были получены системы экспрессии практически всех антигенных детерминант ВИЧ-1, выявлены характер и роль гуморального иммунитета на вариабельные антигенные детерминанты, установлена связь между белками главного комплекса гистосовместимости, ВИЧ и изменчивостью вируса. В результате генетических исследований были получены доказательства общего источника заражения для вспышки ВИЧ инфекции на юге России в 1989 г., показано существование ранее неописанного субтипа G, заложены основы молекулярно-эпидемиологических исследований ВИЧ на территории нашей страны. Установлены основные закономерности микроэволюции ВИЧ-1 в процессе длительной персистенции вируса, новые механизмы иммунопатогенного действия.

С 2009 г. по 2025 г. лабораторию биотехнологии возглавлял доктор биологических наук, член-корреспондент РАН С.В.Альховский. Лаборатория вошла в состав отдела экологии вирусов и включилась в работу отдела по анализу распространения и патогенного потенциала зоонозных вирусов, циркулирующих на территории нашей страны. В лаборатории биотехнологии впервые в России были внедрены в вирусологическую практику современные методы геномного анализа на основе массового параллельного секвенирования (next-generation sequencing, NGS). C использованием этих методов с 2012 г. проводится масштабная работа по описанию вирусного разнообразия в природных очагах и выявлению новых видов зоонозных вирусов, представляющих опасность в качестве возбудителей «новых и возвращающихся инфекций». На этом этапе было проведено полногеномное секвенирование более 200 ранее неклассифицированных штаммов, из которых более 20 зоонозных вирусов были описаны как новые виды и сформированы 2 новых рода. Всего на данный момент установлены более 80 видов зоонозных вирусов, принадлежащих 18 различным семействам и циркулирующих на территории Северной Евразии. Среди новых описанных видов многие вирусы являются возбудителями или родственными возбудителям зоонозных энцефалитов и геморрагических лихорадок человека и животных (обезьян).

После возникновения пандемии COVID-19, вызванной вирусом SARS-CoV-2, важное направление работы лаборатории связано с изучением механизмов появления в природе новых, патогенных для человека коронавирусов и разработке научных основ для предотвращения и/или снижения последствий от будущих коронавирусных эпидемий и пандемий. Проводится обследование территории России и сопредельных стран на наличие циркуляции зоонозных коронавирусов в природных резервуарах, изучаются их биологические свойства и патогенный потенциал. В 2020 г. впервые на территории России (северное побережье Черного Моря, Сочи-Адлер) были выявлены и охарактеризованы коронавирусы летучих мышей рода Rhinolophus (вирусы Хоста-1 и Хоста-2), родственные вирусу SARS-CoV-2, которые способны использовать клеточный рецептор АСЕ2 для инфицирования клетки. Разработаны средства мониторинга данных вирусов в природных резервуарах.

Для нужд практического здравоохранения на базе лаборатории биотехнологии проводятся лицензионные испытания диагностических тест-систем для диагностики вирусных инфекций (преимущественно ОРВИ и COVID-19). Совместно с отделом арбовирусов (доктор биологических наук, профессор А.М.Бутенко) разрабатываются и совершенствуются тест-системы для диагностики вирусных зоонозных инфекций, в том числе малоизученных, актуальных для разных регионов России в соответствии с региональными экологическими и климатическими особенностями.

Проекты РФФИ и РНФ, реализованные в последнее время.

1. Грант РНФ 24-44-00079 «Сравнительный анализ экологических и генетических характеристик и особенностей межвидовой передачи зоонозных вирусов летучих мышей и их клещей, распространенных в Евразии». Совместный проект с профессором Zhengli Shi, Уханьский институт вирусологии. 2024-2026 гг.

2. Грант РФФИ 20-04-60154 «Анализ генетического разнообразия зоонозных вирусов в российских популяциях летучих мышей и грызунов». 2020-2022 гг.

3. Грант РФФИ 18-04-01302 «Анализ вирома и транскриптома иксодовых клещей (сем. Ixodidae), распространенных в России». 2018-2019 гг.

4. Грант РФФИ 16-04-01769а «Изучение эволюционных и генетических факторов патогенности вируса геморрагической лихорадки обезьян (Arterivirus, Arteriviridae)». 2016-2017 гг.

Монографии и основные публикации последних лет.

Lvov D.K., Alkhovsky S.V. A brief historical overview of the discovery of arboviruses in the USSR and Russia. In: History of Arbovirology: Memories from the Fields, Volume II. Vasilakis N. and Kramer L.D. (eds.). Switzerland: Springer Nature Switzerland AG. 2023; p.119-146. https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-031-21999-3

Starr T.N., Zepeda S.K., Walls A.C., Greaney A.J., Alkhovsky S., Veesler D., Bloom J.D. ACE2 binding is an ancestral and evolvable trait of sarbecoviruses. Nature. 2022 2022, 1–9, doi:10.1038/s41586-022-04464-z. https://www.nature.com/articles/s41586-022-04464-z

Alkhovsky S., Lenshin S., Romashin A., Vishnevskaya T., Vyshemirsky O., Bulycheva Y., Lvov D., Gitelman A. SARS-like coronaviruses in horseshoe bats (Rhinolophus spp.) in Russia, 2020. Viruses, Vol. 14, Page 113 2022, 14, 113, doi:10.3390/V14010113. https://www.mdpi.com/1999-4915/14/1/113

Lvov D.K., Shchelkanov M.Y., Alkhovsky S.V., Deryabin P.G. Zoonotic viruses of Northern Eurasia: Taxonomy and ecology. In: Zoonotic Viruses of Northern Eurasia: Taxonomy and Ecology. London: Academic Press. Elsevier.; 2015. 440 p. https://www.sciencedirect.com/book/9780128017425/zoonotic-viruses-of-northern-eurasia

Hughes H.R., Adkins S., Alkhovskiy S. et al. ICTV virus taxonomy profile: Peribunyaviridae. Journal of General Virology. 2020, doi:10.1099/JGV.0.001365.

Garrison A.R., Alkhovsky S. V., Avšič-Županc T. et al. ICTV virus taxonomy profile: Nairoviridae. Journal of General Virology. 2020, 101, 798-799, doi:10.1099/JGV.0.001485

Львов Д.К., Альховский С.В., Колобухина Л.В., Бурцева Е.И. Этиология эпидемической вспышки COVID-19 в г.Ухань (провинция Хубэй, Китайская Народная Республика), ассоциированной с вирусом 2019-nCoV (Nidovirales, Coronaviridae, Coronavirinae, Betacoronavirus, подрод Sarbecovirus): уроки эпидемии SARS-CoV. Вопросы вирусологии 2020, 65, 6-16, doi:https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-1-6-15.

Львов Д.К., Альховский С.В. Истоки пандемии COVID-19: экология и генетика коронавирусов (Betacoronavirus: Coronaviridae) SARS-CoV, SARS-CoV-2 (подрод Sarbecovirus), MERS-CoV (подрод Merbecovirus). Вопросы вирусологии 2020, 65, 62-70.

Alkhovsky S., Butenko A., Eremyan A., Shchetinin A. Genetic characterization of bank vole virus (BaVV), a new paramyxovirus isolated from kidneys of bank voles in Russia. Arch. Virol. 2018, 163, 755-759, doi:10.1007/S00705-017-3639-Zz.

Vyshemirskii O.I., Agumava A.A., Kalaydzyan A.A., Leontyuk A.V., Kuhn J.H., Shchetinin A.M., Vishnevskaya T.V., Eremyan A.A., Alkhovsky S.V. Isolation and genetic characterization of encephalomyocarditis virus 1 from a deceased captive hamadryas baboon. – Virus Research. – 2018. – V.244 – p.164-172. doi: https://doi.org/10.1016/j.virusres.2017.11.001.