Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology12233ArticlesСтатьиResearch ArticleOn the way predictive design of pandemic influenza virus type AНа пути предсказательного конструирования пандемических вирусов гриппа типа А20122012571SNOS1 (2012)№S1 (2012)13714709062023Copyright ©; 2012, Kiselev O.I., Lvov D.K.Copyright ©; 2012, Киселёв О.И., Львов Д.К.2012Kiselev O.I., Lvov D.K.Киселёв О.И., Львов Д.К.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/12233

Pandemic influenza A (H1N1) pdm09 virus has been classified as moderately pathogenic strains of viruses in comparison with other known pandemic viruses such as influenza A (H1N1) pdm1918 and avian influenza A (H5N1) virus. The probability of penetration of A (H5N1) virus in a human population with the change of the receptor properties of H5 hemagglutinin from the "bird" type (a2-3) to human type (a2-6) is estimated as a real threat of another next influenza pandemic. In presented review the structure of receptor binding domains (RBD) of hemagglutinin (HA) of influenza A viruses is described. Mutation in the HA RBD of pandemic A (H1N1) pdm09 D222G was the first substitution in RBD, identified in the Russian Federation, led to the expansion of the receptor specificity of a pandemic virus. The virus had a mixed type of recognition properties and was capable to interact with the human and avian types receptors. Overview of a recent research of Fouchier et al. (2012) and Kawaoka et al. (2012) showed that even partial adaptation of RBD to change the species specificity of receptors from a2-3 to the a2-6 in combination with of the virus passages in ferrets may lead quickly to appearance of mutant H5N1 viruses with high affinity to receptors of the human type and high rate of transmission between ferrets. These studies are discussed in terms of creating new approaches to designing vaccines or for viruses that are considered as potential agents of bioterrorism.

Пандемический вирус гриппа А (H1N1) pdm09 был отнесён к умеренно патогенным штаммам вирусов, уступающим в контагиозности и патогенности таким эталонным вирусам, как вирусы гриппа А (H1N1) pdm1918 и вирусам птичьего гриппа H5N1. Вероятность проникновения вируса гриппа А (H5N1) в популяцию человека со сменой рецепторных свойств гемагглютинина Н5 с «птичьего» типа (а2-3) на человеческий тип (а2-6) оценивается в качестве реальной угрозы развития очередной пандемии гриппа. В данной обзорной статье рассматривается строение рецептор-связывающих доменов гемагглютинина (НА) вирусов гриппа типа А. Мутация в НА пандемического вируса гриппа А (H1N1) pdm09 D222G, впервые выявленная на территории Российской Федерации, привела к расширению рецепторной специфичности у пандемического вируса с человеческого типа на смешанный тип: человеческий и птичий типы. Анализ исследований Fuchier с соавт. (2012) и Kawaoka с соавт. (2012) показал, что при наличии частичной адаптации рецепторных сайтов к смене видовой специфичности с рецепторов а2-3 на а2-6 при пассировании на хорьках быстро удаётся получить мутантные вирусы H5N1 с высокой аффинностью к рецепторам человеческого типа. Данные исследования обсуждаются с точки зрения создания новых подходов к конструированию противогриппозных вакцин или получения вирусов, рассматривающихся в качестве потенциальных агентов биотерроризма.

pandemiahemagglutininreceptor binding sitereceptor specificitymutationstransmissibilityhost rangeгрипп АпандемияА (H1N1) pdm09А (H5N1)гемагглютининрецептор-связывающий сайтрецепторная специфичностьмутациитрансмиссивностьвидовая адаптацияinfluenza АА (H1N1) pdm09А (H5N1)Киселёв О.И. Геном пандемического вируса гриппа А/H1N1v-2009. М.: Изд-во «Димитрэйд График Групп», 2011. 163 с.Колобухина Л.В., Меркулова Л.Н., Щелканов М.Ю. и др. Пандемический грипп в России: отличительные особенности клинического течения и отсутствие ранней этиотропной терапии как фактор риска развития тяжёлых форм заболевания // Терапевтический архив. 2011. Т. 83. -№ 9. С. 48-53.Львов Д.К., Бурцева Е.И., Щелканов М.Ю. и др. Распространение нового пандемического вируса гриппа А (H1N1) v в России // Вопросы вирусологии. 2010. T. 55. № 3. С. 4-9.Львов Д.К., Щелканов М.Ю., Бовин Н.В. и др. Корреляция между рецепторной специфичностью штаммов пандемического вируса гриппа А (H1N1) pdm09, изолированных в 2009-2011 гг., структурой рецептор-связывающего сайта и вероятностью развития летальной первичной вирусной пневмонии // Вопросы вирусологии. 2012. Т. 57. № 1. С. 14-20.Львов Д.К., Щелканов М.Ю., Колобухина Л.В. Эпидемический потенциал высоковирулентного вируса гриппа А (H5N1). Информационное сообщение по материалам ВОЗ // В сб.: Материалы IX Научно-практической конференции «Инфекционные болезни и антимикробные средства» (Москва, Россия; 06-07 октября 2011 г.). М.: Инфомедфарм Диалог, 2011. С. 55-57.Львов Д.К., Яшкулов К.Б., Прилипов А.Г. и др. Обнаружение аминокислотных замен аспарагиновой кислоты на глицин и аспарагин в рецептор-связывающем сайте гемагглютинина в вариантах пандемического вируса гриппа A (H1N1) swl от больных с летальным исходом и со среднетяжёлой формой заболевания // Вопросы вирусологии. 2010. Т. 55. № 3. С. 15-18.Прошина Е.С., Щелканов М.Ю., Федякина И.Т. и др. Рецепторная специфичность штаммов высоковирулентного вируса гриппа А (H5N1), изолированных на территории России (20052010) // В сб.: Материалы IX Научно-практической конференции «Инфекционные болезни и антимикробные средства» (Москва, Россия; 06-07 октября 2011 г.). М.: Инфомедфарм Диалог, 2011.С. 73-74.Федякина И.Т., Щелканов М.Ю., Аристова В.А. и др. Экспериментальная пневмония лабораторных мышей, вызванная адаптированным штаммом пандемического вируса гриппа А/Anadyr/177/2009 (H1N1) swl, как модель изучения противовирусной активности химиопрепаратов // В сб.: Материалы IX Научно-практической конференции «Инфекционные болезни и антимикробные средства» (Москва, Россия; 06-07 октября 2011 г.). М.: Инфомедфарм Диалог, 2011. С. 85-86.Щелканов М.Ю., Колобухина Л.В., Львов Д.К. Грипп: история, клиника, патогенез // Лечащий врач. 2011. № 10. С. 33-38.Щелканов М.Ю., Львов Д.К. Эволюция высоковирулентного вируса гриппа А (H5N1) в экосистемах Северной Евразии: от эпизоотии к возможной пандемии // В сб.: Материалы IX Научно-практической конференции «Инфекционные болезни и антимикробные средства» (Москва, Россия; 06-07 октября 2011 г.). М.: Инфомедфарм Диалог, 2011. С. 94-96.Щелканов М.Ю., Прилипов А.Г., Львов Д.К. и др. Динамика вирулентности штаммов высоковирулентного вируса гриппа А / H5N1 генотипа 2.2, изолированных на территории России в 2005-2007 гг. // Вопросы вирусологии. 2009. Т. 54. № 2. С. 8-17.Casadevall A., Shenk T. Mammalian-transmissible H5N1 virus: containment level and case fatality ratio // mBio. 2012. V. 3. N 2. P. e00054-12.Cline T.D., Karlsson E.A., Freiden P., et al. Increased pathogenicity of a reassortant 2009 pandemic H1N1 influenza virus containing an H5N1 hemagglutinin // J. Virol. 2011. V. 85. P. 12262-12270.Chutinimitkul S., Herfst S., Steel J., et al. Virulence-associated substitution D222G in the hemagglutinin of 2009 pandemic influenza A (H1N1) virus affects receptor binding // J. Virol. 2010. V. 84. -P.11802-11813.Doherty P.C., Thomas P.G. Dangerous for ferrets: lethal for humans? // BMC Biology. 2012. V. 10. P. 10-11.Herfst S., Schrauwen E.J.A., Chutinmitkul S., et al. Why is HPAI virus not transmissible via aerosol? An extensive mutational and phenotypic analysis of mutant and reassortant H5N1 viruses // In: Proceedings of the IV-th ESWI Influenza Conference (Malta; September, 11-14, 2011). Abs. B2000.Herfst S., Schrauwen E.J.A., LinsterM., et. al. Airborne transmission of influenza A/H5N1 virus between ferrets // Science. 2012. V. 336. P. 1534-1541.Imai M., Watanabe T., Hatta M., et al. Experimental adaptation of an influenza H5 HA confers respiratory droplet transmission to a reassortant H5 HA/H1N1 virus in ferrets // Nature 2012. V. 486. N 7403. P. 420-428.Imperiale M.J., Hanna M.B. III. Biosafety considerations of mammalian transmissible H5N1 influenza // mBio. 2012. V. 3. N 2. P. e00043-12.Kilander A., Rykkvin R., Dudman S., Hungnes O. Observed association between the HA1 mutation D222G in the 2009 pandemic influenza A(H1N1) virus and severe clinical outcome. Norway 20092010 // Eur. Surveill. 2010. V. 15. N 9. pii: 19498.Koyama S., Ishii K.J., Coban C., Akira Sh. Innate immune response to viral infection // Cytokine. -2008. V. 43. N 3. P. 336-341.Lee S.M.Y., Gardy J.L., Cheung C.Y., et al. Systems-level comparison of host-responses elicited by avian H5N1 and seasonal H1N1 influenza viruses in primary human macrophages // PLoS One. 2009. V. 4. N 12. P. e8072.Louie J.K., Acosta M., Winter K., et al. Factors associated with death or hospitalization due to pandemic 2009 influenza A(H1N1) infection in California // JAMA 2009. V. 302. P. 1896-1902.Lvov D.K., Shchelkanov M.Yu., Prilipov A.G., et al. Evolution of HPAI H5N1 virus in natural ecosystems of Northern Eurasia (2005-2008) // Avian Dis. 2010. V. 54. P. 483-495.Mak G.C., Au K.W., Tai L.S., et al. Association of D222G substitution in hemagglutinin of 2009 pandemic influenza A (H1N1) with severe disease // Eur. Surveill. 2010. V. 15. N 14. pii: 19534.Madjid M., Lillibridge S., Parsa M., et al. Influenza as a bioweapon // J. R. Soc. Med. 2003. V. 96. -P. 345-346.O'Toole T., Inglesby T. Strategic priorities for U.S. Biosecurity // Biosecur. Bioterror. 2009. V. 7. -P. 25-28.Palese P., Wang T.T. H5N1 influenza viruses: facts, not fear // Proc. Natl. Acad. Sci. USA // 2012. -V. 109. P. 2211-2213.Puzelli S., Facchini M., Spagnolo D., et al. Transmission of hemagglutinin D222G mutant strain of pandemic (H1N1) 2009 virus // Emerg. Infect. Dis. 2010. V. 16. P. 863-865.Ramos I., Bernal-Rubio D., Durham N., et al. Effects of receptor binding specificity of avian influenza virus on the human innate immune response // J. Virol. 2011. V. 85. P. 4421-4431.Stevens J., Blixt O., Glaser L., et al. Glycan microarray analysis of the hemagglutinins from modern and pandemic influenza viruses reveals different receptor specificities // J. Mol. Biol. 2006. V. 355. -P.1143-1155.Summerfield A., McCullough K.C. Dendritic cells in innate and adaptive immune responses against influenza virus // Viruses. 2009. V. 1. P. 1022-1034.Yang H., Camey P., Stevens J. Structure and receptor binding properties of a pandemic H1N1 virus hemagglutinin // PloS One. 2010. V. 2. RRN152.Watanabe Y., Ibrahim M.S., Ellakany H., et al. Acquisition of human type binding specificity by new H5N1 influenza virus sublineages during their emergence in birds in Egypt // PLoS Pathog. 2012. -V. 7. N 5. e1002068.WHO. Cumulative number of confirmed human cases of avian influenza A(H5N1) reported to WHO. -2012 // www.who.int/influenza/human animal interface/H5N1 cumulative table archives.