Мутации коронавируса. Зачем их изучать?

Одна из основных опасностей, связанных с возбудителями болезней — мутации, происходящие в их геноме. Таким образом бактерии приобретают резистентность к антибиотикам, а у вирусов появляются новые штаммы, например, позволяющие им перейти от животных к человеку или увеличивающие их патогенность. Биоинформатик, доктор биологических наук Михаил Гельфанд объясняет, почему важно изучать мутации вируса и что они могут означать на практике. 

 

С какой скоростью мутирует новый вирус? 

У вируса SARS-CoV-2 мутации происходят с достаточно средней скоростью: например, коронавирус мутирует в среднем быстрее, чем риновирусы, но медленнее, чем энтеровирусы и даже немного медленнее, чем предыдущий вирус SARS-CoV, вызвавший эпидемию атипичной пневмонии (SARS) в 2002-2003 годах. Но надо понимать, что это мутации точечные, далеко не всегда как-то значимо влияющие на его свойства или на эффективность лекарств. Геном коронавирусов представляет из себя РНК, а уже с нее на рибосомах клетки-хозяина создаются вирусные белки. 

Нередко мутации коронавируса пытаются сравнить с мутациями вируса гриппа, но делать это некорректно. Конечно, у гриппа тоже бывают точечные мутации, но еще разные штаммы этого вируса могут обмениваться своими геномными сегментами (реассортация). Это гораздо сильнее влияет на свойства вируса и неспособность нашей иммунной системы распознать его при повторной встрече, чем точечные мутации. 

 

Сколько сейчас штаммов? 

На 27.03.2020 известно 1495 штаммов, на портале gisaid.org можно смотреть, как штаммы меняются во времени и по странам, строить «генеалогические» древа и так далее. 

Чего пока нет или вообще, или, как минимум, в публичном доступе — это привязки штаммов к клиническим данным. А такая информация нужна, чтобы понять, какой штамм сильнее или слабее, есть ли разница в течении заболевания у пациентов инфицированных разными штаммами. Кроме того, есть и другая проблема: в странах, где эпидемиологическая ситуация критическая (например, в Италии) почти не секвенируют вирусы для определения штаммов. Секвенирование вирусного генома — отдельная от диагностики и лечения задача, скорее всего итальянцам просто не до того сейчас. 

В дереве геномов вируса мы можем увидеть американскую ветку и европейскую, но в целом штаммы довольно сильно перемешаны. Возможно, если строгий карантин по всему миру будет в течение года, то штаммы и разойдутся, но пока этого не происходит. 

 

Какая вероятность заразиться повторно? 

Это уже не первая эпидемия коронавируса. Мы сталкивались с эпидемиями других коронавирусов: атипичной пневмонии (SARS) и ближневосточного респираторного синдрома (MERS). Кроме того, даже в годы, когда крупных эпидемий нет, около 15% (по разным источникам от 9% до 30%) всех ОРВИ вызвано различными коронавирусами. Для многих выводов и прогнозов по COVID-19 у нас пока не хватает данных, но в чем-то мы можем опираться на данные по SARS и MERS. 

Пока мы не знаем, как мутации вируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19, влияют на вероятность заразиться им повторно. Если исходить из данных по другим коронавирусам, то повторное заражение иногда случалось, но люди в среднем болели слабее, даже если заразились новым штаммом. В большинстве случаев сведения о повторных заражениях COVID-19 не очень достоверны: не всегда ясно, как был поставлен первичный диагноз. В каких-то случаях его могли поставить по симптомам, без лабораторного тестирования.   

 

Влияют ли мутации на точность диагностики?

Мутации у SARS-CoV-2 точечные, чувствительность тестов, во всяком случае, на малых временах, от них не должна зависеть. Для экспресс-диагностики используются тесты на основе ПЦР, то есть по факту они определяют наличие или отсутствие вирусной РНК. В этом случае важнее сам тест, его чувствительность и концентрация вируса. Если вирус уже в легких, то на доступных для первичного мазка слизистых его может быть уже мало, так мы можем получить ложноотрицательный результат с большей вероятностью, чем из-за точечной мутации. 

А вот тесты на антитела (ИФА), нужны чтобы понять, у кого есть иммунитет, а у кого его нет, оценить общий уровень заболеваемости, реальные размеры эпидемии и понять, кто на самом деле переболел, даже бессимптомно или в легкой форме. 

 

Как штаммы влияют на профилактику и лечение? 

Мы пока не знаем, как наличие разных штаммов может повлиять на эффективность вакцин (когда они появятся) или лекарств. Возможно, будет как при заболевании гриппом: даже если вас иммунизировали не от того штамма и вы все равно заболели, то болезнь будет протекать легче. Про лекарства аналогично — зависит, что за лекарство и какой механизм его действия, но скорее всего большой разницы в лечении заболеваний, вызванных разными штаммами, не будет. 

 

А вирус точно не из пробирки? 

Теория о том, что вирус — бактериологическое оружие, имеет своих поклонников, но оснований для нее нет. Конечно, отличить друг от друга случаи, когда вирус попал в популяцию потому, что летучая мышь укусила не обычного китайца на рынке, а ученого в лаборатории, мы не можем. Но если мы думаем, что кто-то специально создал опасный вирус из чего-то менее опасного при помощи методов генной инженерии, то тут проверить можно. Рекомбинантный вирус (у которого заменены фрагменты достаточно крупного размера) было бы видно по последовательности, а точечно менять вирусы пока никто не умеет. Кроме того, уже есть работы, в которых проанализировали мутации вируса за последние годы: никаких следов искусственных манипуляций обнаружить не удалось. 

 

Распространение инфекции и карантины 

Вне зависимости от мутаций вирусов и распространенности тех или иных штаммов надо понимать, что карантин и отслеживание контактов останавливает любую эпидемию. Для этого у нас есть примеры стран юго-восточной Азии. Пока рано делать выводы, но, кажется, даже в Италии скорость распространения вируса начинает постепенно уменьшаться после введения жестких ограничительных мер. Смертность, разумеется, пока запаздывает. К сожалению, учитывая, что у нас все-таки евроцентричная картина мира, мы недостаточно внимательно следили за происходящим в странах ЮВА, хотя могли бы (и все еще можем!) почерпнуть из их опыта много полезного для себя.

 

Автор: Михаил Гельфанд, биоинформатик, доктор биологических наук, профессор, член Academia Europaea, вице-президент Сколтеха по биомедицинским исследованиям.

 

Подпишитесь на «Медфронт» в соц.сетях: Facebook, Вконтакте, Telegram, Instagram