Rozwijanie teorii rozprzestrzeniania się patogenów ze zwierząt na ludzi
Jak pokazała pandemia COVID-19, choroby zakaźne mogą poważnie zakłócać nasze codzienne funkcjonowanie. Jednym z głównych mechanizmów, które badacze próbują zrozumieć, jest przeniesienie, czyli kiedy i w jaki sposób patogeny przełamują barierę gatunkową pomiędzy zwierzętami a ludźmi. To naturalne zjawisko, które jednak w ostatnich dziesięcioleciach rejestruje się o wiele częściej. Ma ono miejsce w różnych częściach świata, gdy ludzie wkraczają do siedlisk zwierząt i modyfikują je, na przykład poprzez rozszerzanie obszarów rolniczych na silnie zalesione i odległe regiony. Najświeższym przykładem jest przeniesienie wirusa SARS-CoV-2 ze zwierzęcego nosiciela na ludzi, co doprowadziło do wybuchu pandemii COVID-19. Innymi tego typu przykładami są wirusy HIV i Ebola. „To oczywiste, że w najbliższej przyszłości będzie istniało ryzyko pojawienia się nowych chorób zakaźnych. Aby przygotować się na takie patogeny przenoszące się między gatunkami, istotne jest zrozumienie mechanizmów biologicznych napędzających przeniesienie”, wyjaśnia Benny Borremans, ekolog chorób z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles, który jest partnerem projektu. Właśnie na tym zagadnieniu skupia się finansowany ze środków UE projekt SpiL. Zespół projektu SpiL badał wyjątkowy zestaw danych dotyczących rozprzestrzeniania się krętek z rodzaju Leptospira, bakterii powodujących leptospirozę, między populacjami uchatki kalifornijskiej i lisów wyspowych z archipelagu Channel Islands. „W ramach projektu zebrano opracowania zawierające dane i studia przypadków, aby stworzyć nową teorię dotyczącą przenoszenia patogenów między ekosystemami”, mówi Borremans, główny badacz projektu SpiL i stypendysta działań „Maria Skłodowska-Curie”.
Postępy naukowe
Pierwszym ważnym odkryciem jest rozwiązanie powszechnego problemu związanego z badaniem rozprzestrzeniania się chorób w populacji – trudno określić, kiedy dokładnie dany osobnik został zainfekowany, zwłaszcza w populacjach zwierząt. W nowym obiecującym podejściu mierzony jest zanik biomarkerów zakażenia, takich jak przeciwciała lub obecność materiału genetycznego patogenu. Umożliwia to naukowcom określenie czasu, w którym nastąpiła infekcja. „Analizy takie tradycyjnie wykonywane są wyłącznie z wykorzystaniem eksperymentalnych danych dotyczących zakażeń, a dużym postępem w naszych pracach było umożliwienie korzystania jedynie z danych zebranych w terenie”, wyjaśnia Niel Hens, profesor biostatystyki na Uniwersytecie w Hasselt w Belgii i koordynator projektu SpiL. Nowa analiza statystyczna stworzona przez zespół pozwoliła na zestawienie różnych biomarkerów, co poprawiło dokładność obliczeń dotyczących czasu wystąpienia infekcji. „Metoda ta jest przełomem w tej dziedzinie”, dodaje Hens. Badania przyczyniły się bezpośrednio do zrozumienia odpowiedzi immunologicznej przeciwko SARS-CoV-2, patogenowi, który wywołuje chorobę COVID-19. Wyniki badania koordynowanego przez Borremansa zostały opublikowane w czasopiśmie „eLife”. Drugim ważnym rezultatem było opracowanie nowej teorii dotyczącej przenoszenia się chorób. Powszechnie uważa się, że dochodzi do niego przy spotkaniu różnych ekosystemów, jednak brakuje teoretycznych podstaw tego założenia. „Na podstawie zebranych opracowań rozwinęliśmy nowe koncepcje przenoszenia patogenów na granicach ekosystemów”, mówi Jamie Lloyd-Smith, profesor ekologii i koordynator prac projektowych na Uniwersytecie Kalifornijskim. Wnioski te mogą bezpośrednio przyczynić się do zapobiegania rozprzestrzenianiu się chorób. „Doszliśmy do wniosku, że chociaż istnieje wiele powodów, by oczekiwać wyższych wskaźników przenikania na granicach ekosystemów, istnieją również mechanizmy, które zmniejszają wskaźnik przenikania chorób”, wyjaśnia Lloyd-Smith.
Przyszłe badania
Aby uniknąć wybuchu pandemii w przyszłości i zrozumieć mechanizmy przenoszenia chorób, potrzebna jest globalna sieć badawcza umożliwiająca stałe monitorowanie dzikich ekosystemów oraz ludzi. „U podstaw wielu z tych działań leżą metody modelowania ilościowego, takie jak te, które zostały opracowane w projekcie SpiL”, dodaje Borremans.
Słowa kluczowe
SpiL, choroba, przeniesienie, efekt, ekologia, rolnictwo, ilościowe, modelowanie, SARS-CoV-2, COVID-19