Ученые не прекращают следить и за другими вариантами патогена. Как он эволюционирует и где за этим наблюдать, читайте в материале Татьяны Пичугиной для РИА Новости.
Что такое вариант и штамм коронавируса
Эти понятия относятся к геному вируса. У SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19, генетический аппарат представлен в виде РНК — длинной молекулы из четырех нуклеотидов. В ней закодирована информация о белках и выживаемости возбудителя.
Вирусы размножаются только внутри живой клетки, используя ее ресурсы. Для этого им нужно удвоить РНК. Это сложный многоступенчатый процесс, в котором возникают ошибки. Самые типичные — перестановка нуклеотидов, замена одного на другой. Это называют точечной мутацией. При удвоении РНК возможны потери небольших последовательностей или, наоборот, вставка.
Вирус старается исправить сбои репликации, но не всегда удачно. Если мутация дает патогену какое-то жизненное преимущество, она может закрепиться.
В отличие от клеточных организмов, у вирусов геном очень небольшой. Этим объясняется его быстрая эволюция. Вирус постоянно мутирует. И хотя SARS-CoV-2 здесь далеко не чемпион по скорости, в среднем в месяц он приобретает одну-две мутации. Мутировавшие вирусы называют вариантами.
Если мутация возникла в значимой части генома или накопилось несколько изменений, это может заметно повлиять на физические свойства инфекционного агента. Такой вариант называют штаммом.
- Профессор о мутациях коронавируса: это приблизит нас к концу пандемии
Почему важно выявлять новые варианты SARS-CoV-2
Большинство мутаций в геноме вируса — это замена одного нуклеотида на другой. Чаще всего они ничего не означают и ни на что не влияют. Однако в геноме есть области, изменения в которых ведут к возникновению более опасных штаммов. Для SARS-CoV-2 — это ген, кодирующий поверхностный белок, он же S-белок, белок-шип.
Белок-шип помогает вирусу проникнуть в клетку. Инфицированный штаммом, появившимся в Ухане, заражал в среднем 1,5 человека, максимум два. Однако ученые знали о возможности мутаций в сторону большей заразности, поэтому отслеживали все изменения в гене S-белка.
Особенно важен рецептор, связывающий домен белка-шипа, — участок, который цепляется к мембране клетки. Осенью прошлого года там выявили мутацию — замену нуклеотида аспарагина на тирозин в 501 позиции (N501Y). Позже ее нашли в образцах из ЮАР и Бразилии. Эти варианты широко распространились в своих регионах.
Некоторые стали доминировать в разных частях мира. Например, альфа (бывший британский) или знаменитый дельта-вариант. Их называют штаммами, чтобы подчеркнуть особые свойства, но в официальных документах фигурирует термин "вариант". Они более заразны, а дельта-штамм еще и изменил картину заболевания.
Зная, какие варианты распространяются и доминируют в популяции, эпидемиологические службы могут спрогнозировать развитие пандемии и принять профилактические меры вплоть до локдауна. Так случилось в некоторых городах Австралии, куда, несмотря на полную изоляцию континента от внешнего мира, проник дельта-штамм.
Как следят за эволюцией коронавируса
У больных берут образцы слизистой и расшифровывают геном возбудителя. Эту информацию загружают в общие базы данных и сравнивают. Например, в базе GISAID больше двух миллионов геномов коронавируса со всего мира. Там есть трекер, визуализирующий, какой вариант в какой стране выявили.
Эволюционное древо коронавируса представлено в открытом проекте Nextstrain. Разными цветами показаны десять вариантов, наиболее интересных ученым.
На сайте CoVariants, использующем данные GISAID, можно увидеть, какие мутации отличают геном того или иного варианта. Так, у дельта-варианта четыре значимые мутации в белке-шипе и две делеции.
Куда делся первый вариант вируса из Уханя
Китайские ученые расшифровали геном SARS-CoV-2 в декабре 2020-го и представили его научной общественности. Последующие расшифровки показали, что вирус эволюционирует, порождает линии и тупиковые ветви, которые позже вымирают. Все существующие сегодня варианты коронавируса — потомки уханьского.
- ВОЗ уехал, вопросы остались: провалилась ли миссия в Ухань
Какие появились новые, более заразные варианты SARS-CoV-2
ВОЗ причислила к опасным четыре варианта: альфа, бета, гамма и дельта. Бету впервые выявили в ЮАР. Он оказался заразнее на 50 процентов. Более того, этот вариант существенно снижал эффективность векторной вакцины фирмы "АстраЗенека", из-за чего ее испытания приостановили, а остаток продали другим африканским странам. Сейчас бета циркулирует в 123 государствах.
Больше всего ученых беспокоит дельта-штамм. Его обнаружили в прошлом году в Индии. Весной он вызвал мощную вспышку COVID-19 в этой стране, хотя до этого там удавалось сдерживать эпидемию. Вирус быстро проник в другие регионы мира. В Великобритании он стал доминировать и вытеснил альфа-вариант. В России, по последним данным, у более 70 процентов инфицированных выявляют дельту.
Этот штамм вызывает несколько иные симптомы. Часто нет потери обоняния и кашля, зато есть диарея, боли в животе. У зараженных в два раза выше риск госпитализации. Врачи отмечают рост заболеваемости среди молодых и детей, но пока нет ясности, связанно ли это с особенностями дельты.
К категории угрожающих относится и "дельта плюс", выявленный в июне прошлого года в Непале. У него пять мутаций в белке-шипе, которые делают вирус очень опасным.
За какими еще вариантами коронавируса следят ученые
В списке ВОЗ еще четыре варианта SARS-CoV-2, которые представляют интерес, но пока нет оснований считать их более опасными.
Например, йоту выявили в марте прошлого года в Нью-Йорке, он распространялся на 35 процентов быстрее. Какое-то время успешно конкурировал с альфой, ученые предполагали, что в сочетании с мутацией E484K в белке-шипе, помогающей ускользать от антител, этот вариант будет опасен. ВОЗ присвоила ему статус угрожающего. Но эти прогнозы не оправдались, и теперь за ним просто наблюдают.
В списке для его мониторинга и русский след. Это вариант под кодом AT.1, который появился в январе. Его называли северо-западным.
Эффективны ли вакцины против новых вариантов коронавируса
Это самый животрепещущий вопрос во всем мире. Все вакцины сделаны на основе уханьского штамма, они либо содержат целый убитый вирус ("КовиВак", Sinopharm), либо один его ген, кодирующий белок-шип ("Спутник V", "АстраЗенека", "Янссен"), либо, как вакцины "Пфайзер" и "Модерна", имитируют в клетках синтез белка-шипа.
Клинические испытания проходили, когда в мире доминировали ближайшие потомки уханьского штамма, ну и еще альфа-штамма в Великобритании. Официальная защитная эффективность рассчитана прежде всего для них.
Циркулирующие теперь варианты содержат по нескольку мутаций в белке-шипе. Проще говоря, это несколько не тот антиген, на которые рассчитаны вакцины, поэтому встает вопрос, хватит ли того спектра антител, который они вырабатывают, для встречи с новыми вариантами.
Прямого способа оценить эффективность вакцины нет, только косвенные. Один из них — следить, как меняется число новых случаев заражения и госпитализаций. Удобно взять для примера Великобританию, где почти 88 процентов взрослого населения получило одну дозу вакцины, 67 процентов — вторую. В стране доминирует дельта-вариант. По официальной статистике, заболеваемость выросла за последнюю неделю более чем на треть, количество госпитализаций — на 46,8 процента. Графики говорят о подъеме волны эпидемии, куда неизбежно попадают и привитые. Есть даже специальный термин — "вакцинный пробой".
Однако, и это показывают многие исследования, привившиеся болеют реже и преимущественно легко. Губернатор Республики Коми Владимир Уйба приводит такую статистику: среди больных с ковидом в больницах только 0,1 процента, остальные 99,9 процентов — невакцинированные.
Еще один косвенный способ оценки — лабораторные эксперименты. Ученые создают псевдовирус с белком-шипом, добавляют в его геном одну мутацию за другой, имитируя изучаемый вариант. Затем смешивают с сывороткой крови полностью вакцинированных и капают на клеточную линию человека, восприимчивую к коронавирусу. Через несколько дней подсчитывают зараженные клетки.
Ученые из Центра Гамалеи провели такой эксперимент с четырьмя наиболее опасными штаммами и показали, что сыворотка привитых "Спутником V" по-прежнему эффективна. Авторы отмечают лишь небольшое снижение против бета- и дельта-вариантов. Дальнейшее наблюдение над ними и эпидемиологическое изучение продолжится.