Почему новые штаммы коронавируса быстро распространяются по миру? Отвечает профессор из Канады

Почему новые штаммы COVID-19 появляются и быстро распространяются по всему миру? На эти и другие вопросы изданию The Conversation ответила профессор университета Британской Колумбии (Канада) Сара Отто (Sarah Otto).

Почему новые штаммы коронавируса быстро распространяются по миру? Отвечает профессор из Канады

«Британский» штамм коронавируса. Изображение: Роспотребнадзор

Поводом к написанию статьи послужило то, что новый, так называемый британский штамм коронавируса охватил Великобританию и уже обнаружен в США, Канаде, России и других странах. Причем ученые обеспокоены тем, что новые штаммы коронавируса могут легче и быстрее распространяться по всему миру.

Сара Отто, которая является эволюционным биологом, отмечает, что никогда раньше у специалистов не было столько данных об эволюции вируса в режиме реального времени, как в случае с SARS-CoV-2. Так, в прошлом году секвенировали более 380 000 геномов.

Разумеется, коронавирус мутирует по мере своего распространения, что вызывает небольшие различия в его геноме. Эти мутации позволяют ученым проследить и выстроить своеобразное «генеалогическое дерево» вируса.

При этом эволюционные биологи, в том числе и Сара, говорят, что пока не стоит чрезмерно волноваться по поводу мутаций вируса. «Большинство мутаций не помогут вирусу, точно так же, как случайный удар по работающей машине вряд ли ее улучшит», — отмечает профессор. Однако время от времени некая мутация или набор мутаций действительно дают вирусу преимущество, как было в случае с «британским» штаммом, получившим название B.1.1.7.

Что влияет на частоту распространения вирусов?

Частота вируса, несущего определенную мутацию, может увеличиваться в случайном порядке, если:

  • вирус разносит суперраспространитель;
  • вирус был перевезен в новое, «незараженное» место;
  • вирус внедрился в новую группу населения.

Причем в последних двух случаях вирус может запустить локальную эпидемию.

Случайные события могут объяснить рост частоты нескольких различных вариантов SARS-CoV-2. Но B.1.1.7 — исключение.

За последние два месяца частота B.1.1.7 росла быстрее, чем иных штаммов. Эти данные, опубликованные 21 декабря 2020 года, помогли убедить премьер-министра Великобритании Бориса Джонсона ввести очередной карантин на большей части страны и привели к повсеместным запретам на поездки по Великобритании.

Этот рост B.1.1.7 нельзя объяснить ни распространением на новой территории, ни заражением новой группы населения, так как COVID-19 на тот момент уже циркулировал в Великобритании и в стране действовал запрет на проведение больших собраний.

К счастью, ученые по чистой случайности получили невероятно подробные данные о мутации B.1.1.7. Одна из мутаций вируса изменила участок генома, который задействуется при тестировании на коронавирус в Великобритании, что позволило составить картину эволюционного распространения в более чем 275 тысячах случаев.

Какие преимущества у «британского» штамма?

В результате эпидемиологи пришли к выводу, что штамм B.1.1.7 легче передается между людьми, но пока нет никаких признаков того, что он более опасен. По оценкам некоторых исследователей, B.1.1.7 увеличивает количество новых случаев, вызванных инфицированным человеком (так называемое репродуктивное число или Rt), на 40−80%; другое предварительное исследование показало, что Rt увеличился на 50−74%.

Преимущество в 40−80% означает, что штамм B.1.1.7 не просто немного лучше — он гораздо эффективнее. Однако эволюция — дело небыстрое, и, по словам Сары Отто, новому штамму может потребоваться пара месяцев, чтобы широко распространиться по миру.

Профессор предупреждает, что новый штамм вируса, увеличивающий риск передачи инфекции на 40−80%, способен привести к экспоненциальному росту числа заболевших в тех же Штатах и Канаде и перегрузить уже и так перегруженную систему здравоохранения. Так что фора в несколько недель может быть весьма кстати.

Кроме того, отмечает Сара Отто, одним из сюрпризов для исследователей стало то, что в самом B.1.1.7 произошло значительное количество новых мутаций. Так, за последний год в штамме накопилось 30−35 изменений. Да, B.1.1.7 мутирует небыстро, но, похоже, в недавнем прошлом он претерпел резкие изменения.

Почему новые штаммы коронавируса быстро распространяются по миру? Отвечает профессор из Канады

Каждая точка представляет собой геном SARS-CoV-2. Золотым цветом выделены три новых вируса. Изображение: NextStrain

Вероятно, переносчиком вируса был человек с ослабленным иммунитетом. Люди с более слабой иммунной системой борются с вирусами практически постоянно — с продолжительными инфекциями, повторяющимися циклами репликации вируса и только частичным иммунным ответом, благодаря которым вирус постоянно развивается.

Сара Отто отмечает, что в предварительных отчетах об исследованиях, которые еще предстоит проверить, описаны два других штамма коронавируса, вызывающих озабоченность научного сообщества: один из Южной Африки (B.1.351) и один из Бразилии (P1). Оба варианта показывают недавнюю историю избыточных мутаций и быстрого увеличения частоты в местных популяциях. В настоящее время ученые собирают данные, необходимые для подтверждения того, что не случайность, а движение в пользу более высокой передачи.

Что ученые заметили в этих штаммах?

По словам Сары, 23 мутации в штамме B.1.1.7 и 21 мутация в P1 не расположены случайным образом по геному, а сгруппированы в гене, кодирующем спайковый белок.

Одно изменение «шипа», называемое N501Y, возникло независимо во всех трех штаммах, а также у пациентов с ослабленным иммунитетом, изученных в США и Великобритании. Другие изменения в «шипе» (например, E484K, del69−70) наблюдаются в двух из трех вариантов. Помимо этого, все три штамма имеют еще одну дополнительную мутацию, которая удаляет небольшую часть так называемого «неструктурного белка 6» (NSP6).

Ученые пока не знают, какую роль это играет, но в родственном COVID-19 коронавирусе NSP6 «обманывает» систему клеточной защиты и может способствовать заражению. NSP6 также как бы захватывает эту систему, чтобы помочь скопировать вирусный геном. В любом случае устранение белка может изменить способность вируса удерживаться и воспроизводиться в наших клетках.

Параллельная эволюция одних и тех же штаммов в разных странах и у разных пациентов с ослабленным иммунитетом предполагает, что они обладают избирательным преимуществом, позволяющим уклоняться от иммунной системы людей, у которых произошли мутации. В случае с N501Y это было подтверждено экспериментами на мышах.

Но чем объясняется более высокая скорость передачи вируса от человека к человеку? На этот вопрос сложно ответить, потому что многие мутации, которые возникли одновременно, теперь объединились в упомянутых штаммах, и здесь может быть любая комбинация (или даже несколько), что привела к эволюционному преимуществу.

Тем не менее некоторые из этих штаммов возникали раньше сами по себе и тем не менее не привели к быстрому распространению заболевания. Одно исследование показало, что сам по себе N501Y имеет лишь слабое преимущество в плане передачи, «набирая скорость» только в сочетании с набором мутаций, наблюдаемых у B.1.1.7.

В завершение Сара Отто советует действовать на опережение: как можно скорее провести вакцинацию, ограничить поездки и взаимодействие между людьми, а также усилить наблюдение и отслеживание контактов.

Источник: 42.tut.by



Добавить комментарий