Мутация вируса коронавируса как происходит
Мутация вируса коронавируса как происходит
Как бы странно это ни звучало, мы должны понимать, что тяжело болеют и даже умирают люди не от коронавируса, а от действия собственной иммунной системы. Наша иммунная система иногда работает так быстро и активно, пытаясь бороться с этим вирусом, что уничтожает наш собственный организм.
Начнем с того, что коронавирус проникает в наше тело через нос и рот.
Очень быстро он внедряется в нормально функционирующие клетки, копируя себя десятки тысяч раз. Вскоре количество вируса во рту, горле и носу становится очень велико.
Цитокины представляют собой небольшие белковые информационные молекулы, которые вызывают повышение температуры. На этой стадии болезни, кроме температуры у больного также появляется сухой кашель. Это происходит потому, что вирус продолжает раздражать верхние дыхательные пути, и наш организм доступными ему способами старается избавиться от раздражителя. Но даже в этом случае многим людям удается самостоятельно бороться с вирусом с помощью недели отдыха и парацетамола.
Настоящие проблемы возникают, когда вирус попадает в наши легкие. Организм начинает производить больше цитокинов, наша иммунная система работает очень активно в попытке бороться с вирусом. Все большее количество цитокинов становятся в результате опасными для организма.
У человека развивается пневмония, которая является очень серьезным осложнением коронавирусной инфекции. Альвеолы наполняются жидкостью, так что легкие не могут снабжать организм достаточным количеством кислорода. В таких случаях необходимо дополнительное введение кислорода. В очень серьезных случаях такое состояние может привести к смерти.
Есть и другие тяжелые последствия производства нашим организмом избыточного количества цитокинов. В какой-то момент наш организм производит так много цитокинов, что мы говорим о цитокиновом шторме (синдроме высвобождения цитокинов), когда концентрация цитокинов в крови превышает ее нормальные значения в десятки, сотни раз, и проявляется сильной головной болью, миалгиями, болями в поясничной области. В результате лейкоциты начинают атаковать здоровые клетки нашего организма, что приводит к повреждению не только легких но и сердца. Поврежденное сердце больше не в состоянии перекачивать достаточное количество крови, что вызывает нарушение функции или даже отказ таких жизненно важных органов, как печень, почки, мозг, и, в результате, может привести к смерти. Повторим, что все эти осложнения происходят не из-за самого вируса, а из-за деятельности иммунной системы, которая работает так активно, что разрушает наш собственный организм.
COVID19. Выявлены новые особенности иммунного ответа к коронавирусу
Международная команда ученых-иммунологов, в числе которых ассистент кафедры клинической иммунологии и аллергологии Института клинической медицины имени Н.В. Склифосовского Сеченовского Университета Инна Тулаева, опубликовала данные о свойствах SARS-CoV-2-специфичных антител.
Основной находкой нового ислледования является тот факт, что для успешной нейтрализации вируса необходимы антитела к поверхностному белку правильно свёрнутой конформации.
В исследовании использовалась технология микрочипа, разработанная в Венском медицинском университете, в которой большое количество вирусных антигенов наносится на микроскопический чип с помощью роботизированной установки. Кроме того, перекрывающиеся фрагменты белка (пептиды) этих антигенов были нанесены на чип, покрывая весь «спайк»-белок, на котором расположен рецептор-связывающий домен (RBD). Это участок, с помощью которого коронавирус связывается с рецептором ACE2 клеток человека. Ученые выявили, что антитела перенесших COVID-19 пациентов реагировали только с корректно свернутым белком RBD, что указывает на важность правильной конформации белка для диагностических целей и конструирования вакцин.
Белки приобретают свою трехмерную форму в результате физически индуцированного процесса сворачивания белков. Важнейшее заключение этой работы в том, что белки, использующиеся для диагностики иммунного ответа к коронавирусу, а также для вакцинации, должны находиться в правильной свернутой конформации. Линейные формы белков и пептиды не эффективны в диагностике и конструировании вакцин – этот факт объясняет неуспешность многих проводимых ранее разработок. Также на основании этих данных можно сделать вывод, что люди, которые в достаточной степени вырабатывают антитела против свернутого RBD, защищены от коронавируса.
Напомним, что в прошлом году эта же группа ученых разработала молекулярную тестовую систему на SARS-CoV-2 и исследовала иммунный статус пациентов, выздоровевших после легкого течения COVID-19.
Код вставки на сайт
COVID19. Выявлены новые особенности иммунного ответа к коронавирусу
Международная команда ученых-иммунологов, в числе которых ассистент кафедры клинической иммунологии и аллергологии Института клинической медицины имени Н.В. Склифосовского Сеченовского Университета Инна Тулаева, опубликовала данные о свойствах SARS-CoV-2-специфичных антител.
Основной находкой нового ислледования является тот факт, что для успешной нейтрализации вируса необходимы антитела к поверхностному белку правильно свёрнутой конформации.
В исследовании использовалась технология микрочипа, разработанная в Венском медицинском университете, в которой большое количество вирусных антигенов наносится на микроскопический чип с помощью роботизированной установки. Кроме того, перекрывающиеся фрагменты белка (пептиды) этих антигенов были нанесены на чип, покрывая весь «спайк»-белок, на котором расположен рецептор-связывающий домен (RBD). Это участок, с помощью которого коронавирус связывается с рецептором ACE2 клеток человека. Ученые выявили, что антитела перенесших COVID-19 пациентов реагировали только с корректно свернутым белком RBD, что указывает на важность правильной конформации белка для диагностических целей и конструирования вакцин.
Белки приобретают свою трехмерную форму в результате физически индуцированного процесса сворачивания белков. Важнейшее заключение этой работы в том, что белки, использующиеся для диагностики иммунного ответа к коронавирусу, а также для вакцинации, должны находиться в правильной свернутой конформации. Линейные формы белков и пептиды не эффективны в диагностике и конструировании вакцин – этот факт объясняет неуспешность многих проводимых ранее разработок. Также на основании этих данных можно сделать вывод, что люди, которые в достаточной степени вырабатывают антитела против свернутого RBD, защищены от коронавируса.
Напомним, что в прошлом году эта же группа ученых разработала молекулярную тестовую систему на SARS-CoV-2 и исследовала иммунный статус пациентов, выздоровевших после легкого течения COVID-19.
Кратко о коронавирусе SARS-COV-2 и его мутациях
В последнее время в некоторых странах мира зафиксированы случаи повторного заражения (реинфекции) возбудителем новой коронавирусной инфекции под названием COVID-19.
Также установлено, что если человек заболевает снова, то это, скорее всего, связано со встречей с другим вариантом той же инфекции. Кроме того, известно, что в этом случае заболевание может протекать в тяжелой форме.
ЧТО ТАКОЕ ШТАММ КОРОНАВИРУСА SARS-COV-2?
Геном SARS-CoV-2 представляет собой длинную последовательность РНК, состоящую почти из 30 000 символов (нуклеотидов), которые работают в строгой последовательности. Этот порядок может измениться: если каждая новая копия вируса собрана в одном из этих соединений, может произойти ошибка — замена одного нуклеотида другим — и в результате код всей цепи немного изменится. В каждом новом» хозяине» геном вируса изменяется незначительно.
Эти изменения могут быть очень незначительными, но они позволяют установить связь между инфицированными людьми или следовать по пути, который выбрал вирус. Под словом «племя» ученые подразумевают генетически иную ветвь вируса, которая отличается от своего «отца» одной или несколькими мутациями. Разница может составлять лишь долю процента от общего генома, но каждая новая последовательность РНК может вызвать новую ветвь вируса, то есть новый штамм.
Скорость, с которой происходят генетические изменения, варьируется от вируса к вирусу, и SARS-CoV-2 мутирует относительно медленно. Большинство геномов этого вируса отличаются друг от друга небольшим количеством точечных заменителей, а число отличий от исходного варианта не превышает 30-почти 30 тысяч нуклеотидов.
КАКИЕ ШТАММЫ КОРОНАВИРУСА СУЩЕСТВУЮТ?
Основных штаммов нового коронавируса семь, они начинались с букв GR, G, GH, O, S, L и V. С индексом L — вирус был обнаружен в декабре 2019 года в Ухане, Китай. Но теперь он постепенно исчезает.
Остальные штаммы неравномерно распределены по всему миру: на каждом континенте, как правило, наиболее распространены не более двух основных вариаций.
ЧТО НУЖНО ЗНАТЬ О СТРУКТУРЕ И ДЕЙСТВИИ КОРОНАВИРУСА SARS-COV-2?
Последний импортируется не из Китая, а из других азиатских стран. Эти два штамма были обнаружены в 99% образцов, протестированных в России. На рисунке схематически показано, как проявляет себя коронавирус в отношении человека.
КАК РАЗВИВАЛСЯ КОРОНАВИРУС SARS-COV-2 В РОССИИ?
Общее число мутаций, обнаруженных в секвенированных геномах вируса SARS-CoV-2, составляет многие тысячи, но лишь немногие из них были зарегистрированы и стабильно наследуются.
Сейчас таких единичных мутаций насчитывается около 22, они произошли в январе-марте этого года. Позднее новые племена перестали широко распространяться, т. е. до начала эпидемии в России в геноме вируса стабильно регистрировались три основные группы мутаций, которые, согласно исследованию Роспотребнадзора, формировали «три ветви эволюционного развития».
К концу марта 2020 года развитие этих трех основных направлений и циркулирующих штаммов с мутациями в генах orf1b (P314L) и S (D614G) замедлилось. Эти две мутации были основными долгосрочными изменениями в геноме вируса SARS-CoV-2, подчеркивается в исследовании.
Роспотребнадзор считает, что мутация в гене S связана со снижением патогенности (способности вызывать заболевания, попадающие в организм). Агентство отмечает, что это также связано с улучшением лечения пациентов во время пандемии. Влияние мутации в гене orf1b (P314L) до сих пор плохо изучено.
Вирусы постоянно мутируют, но коронавирусы мутируют гораздо медленнее, чем другие РНК-вирусы. Несмотря на активную циркуляцию по всему миру, SARS-CoV-2 изменился менее чем на 0,1% по сравнению с вирусом, первоначально выделенным в Китае 11 месяцев назад.
Основные изменения были выявлены в первые месяцы размножения, и распространенные в настоящее время варианты вируса аналогичны тем, которые были выделены весной. Штамм S (D614G) в настоящее время является предметом пристального внимания ученых.
Впервые он был обнаружен в Индонезии в августе 2020 года; в то время сообщалось, что этот штамм был в 10 раз более заразным, чем исходный штамм вируса. Некоторые исследования, проведенные в Forerunner (т. е. не рецензируемые и не опубликованные в научных публикациях), заключают, что эта мутация действительно может иметь более высокую инфекционную способность и более высокую вирусную нагрузку при заражении этой разновидностью. Но окончательных решений нет. Вирус быстро замещает S (Спайк) вирион в поверхностном белке, что повышает переносимость (свойство инфекционных заболеваний, венерических организмов — здоровых), но не клиническое течение заболевания, так как другие различия в штаммах вируса минимальны.
Первые варианты вируса двух мутаций, распространенные в России, были обнаружены в конце января 2020 года в Китае, а затем и в Австралии. В феврале 2020 года эти варианты были обнаружены в большинстве западноевропейских стран, Саудовской Аравии, США, Канаде, Мексике, Бразилии, Марокко и Сенегале. Детальное сравнение геномов вирусов в России и за рубежом показывает, что в стране циркулируют штаммы, завезенные из Западной Европы. Они были отправлены в марте и апреле 2020 года.
Коронавирус очень мало мутировал за эти девять месяцев и не изменился в местах, ответственных за проявления эпидемического процесса, за его, скажем так, агрессивность и ожесточенность. Минздрав России считает, что вирус обладает низкой способностью к мутациям — он накапливает всего около двух точечных изменений в месяц, то есть за год может произойти около 24 мутаций. Распространение основных вариантов вируса, циркулирующих в России, в целом аналогично распространению в Европе.
Есть некоторые различия, но у нас нет оснований полагать, что эти различия каким-то образом изменяют клиническое течение или эпидемиологию COVID-19 в России по сравнению с европейскими странами. Роспотребнадзор сообщил, что ежемесячно ученые ФБУН ГНЦ совместно с РИЦ «Вектор» полностью расшифровывают более 150 геномов нового коронавируса. Полученные ими данные будут использованы для анализа актуальности используемых диагностических тест-систем, выявления завозных случаев заболевания и оценки региональных особенностей генетического разнообразия SARS-CoV-2.
Сейчас геномы вирусов секвенируются и собирают данные в различных лабораториях по всему миру, в том числе в российском центре имени Чумакова. Ученые, по ее словам, будут коррелировать геномы вирусов с клинической картиной пациентов, от которых они изолированы, что прольет свет на важность наиболее распространенных мутаций. Она признает, что изучение влияния каждой конкретной мутации на клиническую картину КОВИДА-19 сложно.
Ученые должны изучить важность каждой конкретной мутации для структуры мутировавших белков и определить роль этих мутаций в развитии клинических симптомов и повреждении легких в экспериментах на животных. В настоящее время разрабатываются, анонсируются и регистрируются всё новые вакцины против SARS-CoV-2.
ДОЛЖНЫ ЛИ МЫ БОЯТЬСЯ МУТАЦИЙ?
Важен также вопрос о различном воздействии инфицированных, например, могут ли некоторые штаммы быть более заразными, чем другие. Из заявлений Роспотребнадзора следует, что мутации вируса не так уж плохи. Однако в научной литературе уже сообщалось о нескольких случаях повторной коронавирусной инфекции. Для повторного выявления инфекции ученые каждый раз проверяют генетический состав возбудителя и убеждаются, что штамм вируса отличается от первого, чем вызывает заболевания, — иначе нельзя с уверенностью сказать, что это вторичная инфекция, а не длительный первичный случай. Голландское информационное агентство BNO подсчитывает все повторяющиеся заболевания, когда-либо записанные, и сопровождает их ссылкой на источник.
По данным агентства, во всем мире известно 24 случая повторных инфекций, один из которых был смертельным. 89-летний пациент из Нидерландов скончался от рака. Повторные случаи заражения также произошли в Гонконге, Бельгии, США и Эквадоре. Каждый день в России почти 20 тысяч случаев, некоторые из которых связаны с вирусами, издавна циркулирующими в стране, частично с импортными вариантами, связанными с инфекциями в других странах, часто очень далекими.
Поэтому, конечно, можно импортировать, а затем изолировать вариант вируса, который ранее не был обнаружен в России, как это было недавно в Норвегии. Однако это не означает немедленного изменения эпидемиологической ситуации с Ковид-19. 
В октябре 2020 года The Lancet опубликовала исследование, в котором были описаны два случая повторной коронавирусной инфекции. У пациента из американского штата Невада болезнь была более тяжелой после очередной инфекции. 25- летний мужчина должен был попасть в больницу из-за недостатка кислорода, и компьютерная томография показала, что у него вирусная пневмония.
Ученые обнаружили, что он был заражен другим штаммом, генетически отличным от предыдущего возбудителя. Таким образом, более раннее воздействие SARS-CoV-2 не может гарантировать полный иммунитет. Все люди, независимо от того, был ли ранее диагностирован коронавирус или нет, должны принимать те же меры предосторожности.
БУДУТ ЛИ ВАКЦИНЫ ЭФФЕКТИВНЫМИ, ЕСЛИ ВИРУС МУТИРУЕТ?
До сих пор ученые считают, что вакцины, разработанные во всем мире для борьбы с первыми штаммами нового коронавирус, будут столь же эффективны против новых мутаций. Ученые пояснили, что большинство вакцин, разработанных во всем мире, были смоделированы оригинальным штаммом d-вируса, который чаще встречается в последовательностях, опубликованных в начале пандемии.
С тех пор вирус мутировал в штамм G, вариации которого в настоящее время доминируют в мире. Исследователи были обеспокоены тем, что эта мутация негативно повлияет на эффективность разработанных вакцин. Несмотря на мутацию d614g в белке, эксперименты и моделирование подтвердили, что вакцины остаются эффективными.
Наиболее распространенный штамм G, вероятно, не требует частого выбора новых вакцин, в отличие от гриппа, который требует разработки вакцин против циркулирующих штаммов каждый год. Поскольку различия в штаммах, циркулирующих в России, минимальные, они, вероятно, существенно не влияют на структуру вирусных белков.
Таким образом, созданные и применяемые вакцины от COVID-19, не нужно воспроизводить каждый год.
Составили: канд. мед. наук, доцент Гуменюк С.А., врач-оториноларинголог Байчорова О.Х. , 2021 год
Короновирусная инфекция человека
Коронавирусная инфекция (hCov) – острое инфекционное заболевание вирусной природы, которое характеризуется умеренно выраженной интоксикацией и преимущественным поражением верхних отделов респираторного тракта. Лишь у детей отмечены случаи поражения бронхов и легких. На долю коронавирусной инфекции приходится от 4 до 20 % случаев всех ОРВИ.
Коронавирус человека был впервые выделен D. Tyrrell и M. Bynoe в 1965 г. от больного острым респираторным заболеванием. Различные виды коронавирусов широко распространены в природе, вызывая различную инфекционную патологию у животных: свиней, кур, собак, кошек, верблюдов. У человека острую респираторную инфекцию вызывают 4 вида коронавирусов: 229E, OC43, NL63, HKUI, чаще протекающую с поражением верхних дыхательных путей легкой или средней тяжести, и в редких случаях – с инфекциями нижних дыхательных путей.
В прошлом веке коронавирусы были известны как возбудители острых респираторных заболеваний человека и животных, однако не относились к числу особо опасных вирусных инфекций. В настоящее время семейство коронавирусов включает 2 вида вирусов, вызывающих тяжелую респираторную инфекцию у людей: SARS-Cov (Severe acute respiratory syndrome coronavirus, или ТОРС-коронавирус, вызывающий тяжелый острый респираторный синдром) и MERS-Cov (Middle East respiratory syndrome coronavirus, или БВРС-коронавирус, вызывающий Ближневосточный респираторный синдром). Коронавирус ТОРС вызвал эпидемию в 2003 году в 33 странах мира (наибольшее количество заболевших было зарегистрировано в Китае, Сингапуре и Канаде), с общим числом заболевших 7761 человек, у 623 из них заболевание закончилось летальным исходом. Вирус SARS-Cov легко передается от человека к человеку. С сентября 2012 г. на Ближнем Востоке регистрируются случаи новой инфекции, вызванные коронавирусом MERS-Cov, летальность по данным ВОЗ составляет порядка 43%. Предполагают, что инфицирование людей происходит при контакте с верблюдами или с инфицированными вирусом объектами окружающей среды в домашнем хозяйстве, а также при посещении животноводческих ферм. Подтверждена возможность передачи MERS-Cov от человека к человеку при близком и длительном контакте, что может провоцировать вспышки внутрибольничной инфекции в человеческой популяции. Природным резервуаром обоих вирусов являются летучие мыши.
Коронавирусная инфекция распространена повсеместно и регистрируется в течение всего года с пиками заболеваемости зимой и ранней весной, когда эпидемическая значимость ее колеблется от 15,0% до 33,7%. Дети болеют в 5–7 раз чаще, чем взрослые. Инфекция распространяется воздушно-капельным, фекально-оральным и контактным путем. Источником инфекции являются больные с клинически выраженной или стертой формой заболевания.
Какой-либо специфики в клинической картине этой инфекции нет. Она может быть сходна с болезнями, обусловленными респираторно-синцитиальными, парагриппозными вирусами и риновирусами.
§ бронхиальная обструкция (одна из форм дыхательной недостаточности).
Инкубационный период длится 2-3 дня. Заболевание протекает со слабовыраженными симптомами общей интоксикации. Температура чаще нормальная или субфебрильная. Основным симптомом является ринит. Общая продолжительность заболевания 5-7 дней.
У детей коронавирусная инфекция протекает клинически более выражено, чем у взрослых. Наряду с насморком достаточно часто наблюдается воспаление гортани и увеличение шейных лимфатических узлов. Кроме того, почти в 25% случаев отмечается кашель, свидетельствующий о распространении воспалительного процесса в нижние отделы респираторного тракта. Изредка отмечают поражение не только верхних, но и нижних отделов дыхательного тракта, проявляющееся кашлем, болью в грудной клетке при дыхании, свистящими хрипами, затруднением дыхания. Полагают, что эти наблюдения указывают на определенное значение коронавирусов как возбудителей, способствующих развитию пневмонии.
Зафиксированы редкие случаи, когда заболевание переходит в тяжелую форму. Тогда коронавирусная инфекция развивается схоже с гриппом, интоксикация выражена и проявляется как многократная рвота и резкое беспокойство. У малышей раннего возраста проявляется не только катаральный синдром, но и рвота или срыгивания, а также жидкий стул. Эти симптомы продолжаются на протяжении от 2 до 5 дней. А дети более старшего возраста жалуются на боли в животе, рвоту и жидкий стул.
Клиническая диагностика коронавирусной инфекции затруднена, так как она не обладает специфическим симптомокомплексом. Диагноз следует подтвердить одним или несколькими лабораторными методами: выделением вируса культуральным методом, выявлением его антигенов в клетках эпителия носа, определением титров специфических антител в РН, РНГА, ИФА, обнаружение РНК вируса методом ПЦР.
Лечение обычно проводят в домашних условиях, а принципы терапии такие же, как и при других респираторных вирусных инфекциях. В зависимости от выраженности клинических симптомов назначаются препараты снижающие симптомы интоксикации, капли в нос. При болях в горле рекомендуются полоскания.
Иммунитет после перенесенного заболевания непродолжительный и не защищает от реинфекции.
Осложнения обычно нехарактерны, прогноз заболевания благоприятный.
Исследования на выявление коронавирусов проводятся в ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Тульской области» методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в вирусологической лаборатории и лаборатории природно-очаговых и особо опасных инфекций. Выявление коронавирусов видов 229E, OC43, NL63, HKUI проводится в вирусологической лаборатории; для исследования используются мазки из полости носа и ротоглотки. В лаборатории природно-очаговых и особо опасных инфекций проводят исследования на коронавирусы, вызывающие тяжелую респираторную инфекцию (SARS-Cov и MERS-Cov). Исследованию подлежит материал из респираторного тракта, плазма крови, фекалии (при наличии симптомов поражения ЖКТ).
Мутация неизбежна. Вариантов коронавируса все больше. К чему приведет его дальнейшая эволюция?
Новые штаммы коронавируса вызывают все больше опасений — против них менее эффективны вакцины, они все активней заражают человека и все больше множатся. Их становится настолько много, что новые варианты SARS-CoV-2 будут называть именами созвездий — греческие буквы могут кончиться, заявила глава технической группы подразделения чрезвычайных заболеваний Всемирной организации здравоохранения Мария Ван Керкхове. «Лента.ру» разбирается, почему вариантов SARS-CoV-2 так много и чего от COVID-19 можно ожидать в дальнейшем.
От альфы до Ориона
«Вероятно, нам не хватит греческого алфавита, но мы уже рассматриваем следующую серию названий. На самом деле, мы думаем о варианте с созвездиями», — заявила эпидемиолог в комментарии газете The Daily Telegraph. Ранее, по ее словам, чиновники уже отмели вариант с именами греческих богов — из опасения, что не все смогут правильно их произносить. В настоящее время рабочая группа по эволюции вирусов совместно с юристами ВОЗ ведут работы, чтобы «убедиться в том, что мы никого не огорчим с этими именами», отметила Ван Керкхове.
Мария ван Керкхове
Фото: Fabrice Coffrini / Pool / Reuters
Обозначать новые штаммы коронавируса греческими буквами стали в конце мая — для удобства произношения в ненаучном разговоре и для того, чтобы не дискриминировать страны, где эти штаммы обнаружили впервые. Однако в греческом алфавите 24 буквы — а ВОЗ «застолбила» уже десять вариантов. Организация отслеживает эволюцию вируса с самого начала пандемии, однако возникновение в конце 2020 года новых, гораздо более опасных его вариантов подтолкнуло ВОЗ к тому, чтобы ускорить классификацию двух типов вариантов — вызывающих озабоченность и интерес.
Их было больше, но по прошествии определенного времени некоторые варианты были признаны не представляющими серьезной опасности и исключены из этого списка. В частности, это «эпсилон», «дзета» и «тета».
Полезности перевода
С начала пандемии для коронавируса прошла целая вечность — под поколением у вирусов чаще всего понимается цикл заражения клетки: прикрепление к ее поверхности, проникновение, экспрессия генов и высвобождение из клетки новых вирусных частиц. Чем больше насчитывается поколений, тем сильнее начинают влиять законы эволюции, хотя до сих пор ведутся споры, относительно того, является ли вирус живым существом.
Проникая в клетку, вирус заставляет ее производить копии себя. Фермент полимераза «читает» буквы оснований вирусов — для РНК-вирусов, к которым относится коронавирус, это урацил (У) — и по этому шаблону начинает «сборку» его копий. Однако копии не всегда получаются идеальными, рано или поздно происходят ошибки — к примеру, вместо А ставится Т. Мы знаем их как мутации.
У большинства РНК-вирусов, таких как ВИЧ или грипп, нет защиты от таких ошибок. Поэтому, например, до сих пор не разработана успешная вакцина против ВИЧ — вирус меняется так часто, что к тому времени, как у человека появляются антитела, они уже непригодны для борьбы против него. Однако у коронавируса такая защита есть. Фермент Nsp14 исправляет ошибки в репликации — но далеко не все. Поэтому SARS-CoV-2 продолжает мутировать — пускай и не такими устрашающими, как у ВИЧ или гриппа, темпами: подсчитано, что за месяц геном коронавируса накапливает две однобуквенные мутации. Это наполовину меньше, чем у гриппа, и на четверть — чем у ВИЧ.
Понять, какие варианты от этих мутаций возникнут, непросто. Геном вируса содержит около 30 тысяч нуклеотидов — на пять порядков меньше человеческого (около трех миллиардов), но все равно мест для мутаций вполне достаточно. Отдельно изучить, какое изменение в структуре и поведении вируса вызовет та или иная мутация, сложно, однако они редко происходят обособленно.
Большая часть ошибок в транскрипции вирусу практически не мешает, и не способствующие его выживанию мутации часто просто исчезают. Однако некоторые оказываются полезными и остаются в арсенале, позволяя коронавирусу «улучшаться».
Пути отхода
Существует несколько главных направлений, как может усовершенствоваться коронавирус. SARS-CoV-2 может улучшить свою трансмиссивность — способность заражать как можно большее количество людей. Оценивается она по среднему количеству людей, зараженных от одного человека до его изоляции. Так, трансмиссивность «альфа»-штамма выше, чем у уханьского варианта на 50 процентов, а у «бета»-штамма — на 20 процентов.
Может повыситься и вирулентность — тяжесть симптомов болезни. Однако, отмечают ученые, большинство происходящих мутаций свидетельствует о ее снижении у коронавируса. Кроме того, коронавирус может лучше уходить от иммунного ответа — антител и других механизмов защиты, таких, к примеру, как T-клетки. Так сделал один из ближайших родственников SARS-CoV-2 — коронавирус человека 229E, научившийся за 20 лет эволюции уходить от антител человека.
На основе того, насколько хорошо штамм продвинулся на том или ином пути, ВОЗ и разделяет их на вызывающие озабоченность и вызывающие интерес. К последним относят те варианты с повышенной трансмиссивностью и вирулентностью, которые приводят к интенсивной передаче инфекции среди населения или появлению множества кластеров COVID-19 во многих странах. Вызывающие же обеспокоенность варианты обладают всеми этими свойствами, но, помимо прочего, ослабляют систему эпидемиологической защиты — снижают эффективность имеющихся средств диагностики, вакцин и терапевтических препаратов.
Для SARS-CoV-2 есть свое эволюционное давление, главным фактором которого являются вакцины и иммунитет человека. Именно поэтому наиболее часто мутации происходят в генах, кодирующих белок пепломера — главный инструмент, с помощью которого коронавирус проникает в клетку. Тем самым повышается трансмиссивность вируса и его устойчивость к антителам. Большим числом мутаций в белке пепломера может объясняться чрезвычайно высокая трансмиссивность «дельта»-штамма. Мутация белка, повысившая его расщепляемость, может объяснять повышенную эффективность размножения штамма в легких. Эти мутации позволили «дельта»-штамму стать наиболее распространенным из всех вариантов коронавируса на данный момент.
В поисках коллективного иммунитета
Эволюция коронавируса замедлится, считают ученые, но не скоро — так, в случае эпидемии свиного гриппа в 2009 году вирус быстро эволюционировал на протяжении пары лет, и лишь затем скорость его мутаций стала уменьшаться.