Covid-мутанты: что мы знаем о разных штаммах коронавируса?

По мере развития пандемии Covid-19 вызывающий это заболевание коронавирус SARS-CoV-2 продолжает мутировать, то есть изменяться. А значит, меняются и его свойства, причем новые штаммы вполне могут представлять большую угрозу – например, легче передаваться от человека к человеку или вызывать более тяжелое заболевание.

Уже описаны случаи повторного заражения, когда выздоровевший человек заболевал снова, встретившись с другой версией той же инфекции – причем известно, что болезнь в таком случае может протекать даже в более тяжелой форме.

Какие штаммы вируса известны ученым на данный момент и насколько они опасны? И сможет ли потенциальная вакцина защитить от всех известных вариаций коронавируса?

Что такое штамм?

Каждый вирус имеет свой геном – уникальную специфическую последовательность ДНК или РНК.

Геном SARS-CoV-2 – это длинная последовательность РНК, состоящая примерно из почти 30 тысяч знаков (нуклеотидов), идущих друг за другом в строгом порядке. Этот порядок может меняться: при сборке каждой новой копии вируса в любом из этих звеньев может произойти ошибка – замена одного нуклеотида другим, – и в результате немного изменится код всей цепочки.

В каждом новом “хозяине” геном вируса немного изменяется. Эти изменения могут быть совсем незначительными, но они позволяют установить связь между инфицированными или проследить путь, который проделал вирус.

Используя слово “штамм”, ученые имеют в виду генетически отличную ветвь вируса, отличающуюся одной или несколькими мутациями от своего “родителя”. Разница может составлять лишь долю процента от всего генома, но каждая новая последовательность РНК может положить начало новой ветви вируса – то есть новому штамму.

Скорость, с которой происходят генетические изменения, у разных вирусов различна – и SARS-CoV-2 мутирует относительно медленно. Большинство геномов этого вируса отличаются друг от друга небольшим количеством точечных замен, а число отличий от исходного варианта не превышает 30 на почти 30 тысяч нуклеотидов.

Какие штаммы коронавируса существуют?

Основных штаммов нового коронавируса семь, они обозначаются буквами GR, G, GH, O, S, L и V. Все началось со штамма L – именно его обнаружили в китайском Ухане в декабре 2019 года. Однако теперь он постепенно исчезает.

Остальные штаммы распределены по миру неоднородно: на каждом континенте наиболее распространено, как правило, не более двух основных вариаций. Их распространение можно наблюдать на составленной учеными интерактивной карте Nextstrain, отслеживающей мутации вируса.

Российский научный центр “Вектор” в октябре сообщил, что выявил более 80 мутаций коронавируса на территории страны. Но широко распространены в основном два штамма – европейский и азиатский, сообщили в Роспотребнадзоре. При этом последний завезен не из Китая, а из других азиатских стран.

Эти два штамма находят у 99% исследуемых образцов в России, сообщали в ведомстве.

Как вирус мутировал в России?

“Общее число мутаций, которые в совокупности выявлены в секвенированных геномах вируса SARS-CoV-2, составляет многие тысячи, однако только единичные из них зафиксировались и стабильно наследуются”, – поясняют в Роспотребнадзоре. Сейчас насчитывается около 22 таких единичных мутаций, они произошли в январе-марте этого года. Позднее новые штаммы уже широко не распространялись, считают в ведомстве.

В начале эпидемии в России в геноме вируса стабильно зафиксировались три основные группы мутаций, которые сформировали, по данным исследования Роспотребнадзора, “три ветви эволюционного развития”. К концу марта 2020 года развитие этих трех направлений замедляется – и основными циркулирующими в стране стали штаммы с мутацией в гене ORF1b (P314L) и S (D614G).

Эти две мутации стали самым существенным устойчивым изменением в геноме вируса SARS-CoV-2, подчеркивается в исследовании. В Роспотребнадзоре считают, что мутация в гене S ассоциируется со снижением патогенности (способности вызывать заболевание, проникая в организм). Ведомство отмечает, что это можно объяснить и улучшением лечения больных в течение пандемии.

Влияние мутации в гене ORF1b (P314L) еще мало изучено.

Изучением генома коронавируса в России занимаются научные центры “Вектор” и Чумакова. Эти же центры недавно разработали две потенциальные вакцины.

“Вирусы мутируют постоянно, однако коронавирусы мутируют значительно медленнее по сравнению с другими РНК-вирусами”, – рассказывает Любовь Козловская, заведующая лабораторией полиомиелита и других энтеровирусных инфекций федерального научного центра исследований и разработки иммунобиологических препаратов им. М.П. Чумакова.

“Несмотря на активную циркуляцию по всему миру, SARS-CoV-2 изменился менее чем на 0,1% по сравнению с вирусом, изначально выделенным в Китае 11 месяцев назад. Основные изменения выявлены в первые месяцы распространения, и варианты вируса, широко циркулирующие в настоящее время, сходны с теми, которые выделяли весной”, – говорит Козловская.

Штамм S (D614G) сейчас является объектом пристального внимания ученых. Его впервые выявили в Индонезии в августе; тогда сообщалось, что этот штамм якобы в 10 раз более заразен, чем первоначальный штамм вируса.

Некоторые исследования, которые пока находятся на стадии препринта (то есть не отрецензированы и не опубликованы в научных изданиях), приходят к выводу, что у этой мутации действительно может быть более высокая инфицирующая способность, а вирусная нагрузка при инфицировании этим штаммом – более высокой. Но окончательных выводов по этому поводу нет.

“Вирус довольно быстро приобрёл замену в поверхностном белке вириона S (спайк), которая увеличивает его контагиозность (свойство инфекционных болезней передаваться от больных организмов – здоровым – Би-би-си), но не утяжеляет течение заболевания”, – рассказывает Козловская. По ее словам, остальные отличия в штаммах вируса минимальны.

Первые варианты вируса с распространенными в России двумя мутациями выявлены в конце января в Китае, затем – в Австралии. В феврале эти варианты обнаружили в большинстве стран Западной Европы, Саудовской Аравии, США, Канаде, Мексике, Бразилии, Марокко и Сенегале.

Детальное сравнение геномов вируса на территории России и зарубежных стран говорит о том, что в стране циркулируют штаммы, завезенные из Западной Европы. Их завезли в марте и апреле 2020 года, отмечают в Роспотребнадзоре.

“[Коронавирус] в течение этих девяти месяцев мутировал очень мало и не изменялся в тех его локусах, которые отвечают за проявления эпидпроцесса, за его, так скажем, агрессивность и злость”, – заявила на прошлой неделе глава Роспотребнадзора Анна Попова. В ведомстве считают, что у вируса низкая способность к мутациям – он накапливает лишь около двух точечных замен в месяц, то есть за год может произойти около 24 мутаций.

“Распределение основных вариантов вируса, циркулирующих в России, в общем похоже на таковое в Европе. Некоторые отличия наблюдаются, но у нас нет оснований полагать, что эти отличия как-то изменяют клиническое течение или эпидемиологию Covid-19 в России по сравнению со странами Европы”, – говорит Козловская из центра им. М.П. Чумакова.

В Роспотребнадзоре в ответ на запрос Би-би-си сообщили, что ежемесячно ученые ФБУН ГНЦ ВБ “Вектор” расшифровывают полностью более 150 геномов нового коронавируса. “Получаемые данные используются для анализа актуальности используемых диагностических тест-систем, помогают выявлять завозные случаи, оценивать региональные особенности генетического разнообразия SARS-CoV-2”, – заявили в ведомстве.

Сейчас проводится секвенирование геномов вирусов и накопление данных в различных лабораториях по всему миру, в том числе и в центре Чумакова, рассказывает Козловская. Ученые, по ее словам, проведут корелляции геномов вирусов с клинической картиной пациентов, от которых они выделены, что даст возможность пролить свет на значение наиболее распространенных мутаций.

Изучить влияние каждой конкретной мутации на клиническую картину заболевания Covid-19 сложно, признает она. Ученым предстоит изучить значение каждой конкретной мутации для структуры мутантных белков, а также определить роль этих мутаций в развитии клинических симптомов и поражения легких в экспериментах на животных.

В “Векторе” не ответили на вопросы Би-би-си относительно процесса изучения штаммов коронавируса. Там, как и в ФНЦИРИП им. М.П. Чумакова, на данный момент разработали и анонсировали новые вакцины от SARS-CoV-2, которые ждут клинических исследований.

Стоит ли бояться мутаций?

Основные вопросы, которые стоят перед учеными в связи с мутациями коронавируса – это способность вакцины сформировать иммунную защиту, которая будет одинаково устойчива к разным штаммам. Важен также вопрос различий в воздействии на инфицированного – например, могут ли одни штаммы быть заразнее других.

Из заявлений Роспотребнадзора следует, что мутации вируса не так страшны. Но в научной литературе уже сообщалось о нескольких случаях повторного заражения коронавирусом.

Чтобы признать заражение повторным, ученые каждый раз проверяют генетический состав возбудителя и убеждаются, что штамм вируса отличается от того, что вызвал заболевание в первый раз – иначе нельзя с уверенностью утверждать, что это именно вторичная инфекция, а не затянувшийся первичный случай.

Голландское информагентство BNO ведет счетчик всех повторных заболеваний, о которых когда-либо сообщалось, сопроводив каждый ссылкой на источник. Согласно информации агентства, в мире известно о 24 случаях повторных заражений, одно из них стало смертельным. Умерла 89-летняя пациентка из Нидерландов с онкологическим заболеванием.

Повторные заражения происходили также в Гонконге, Бельгии, США и Эквадоре.

“Каждый день в России регистрируется почти 20 тысяч случаев заболевания, часть из них ассоциированы с вирусами, давно циркулирующими на территории страны, часть – с импортированными вариантами, ассоциированными с заражением вирусом на территории других стран, часто очень отдаленных, – рассказывает Любовь Козловская. – Поэтому, конечно, возможен завоз и последующее выделение варианта вируса, который ранее не встречался в России, как это недавно произошло в Норвегии. Однако, по ее словам, это не означает моментальное изменение эпидемиологической ситуации с Covid-19.

В октябре в журнале Lancet было опубликовано исследование, описывающее два случая повторного заражения коронавирусной инфекцией. У одного из пациентов из штата Невада, США после повторного заражения болезнь протекала тяжелее. 25-летнему больному потребовалась госпитализация из-за кислородной недостаточности, компьютерная томография выявила у него наличие вирусной пневмонии.

Ученые выяснили, что он заразился другим штаммом, генетически отличным от прошлого возбудителя болезни. “Таким образом, прошлое воздействие SARS-CoV-2 может не гарантировать полного иммунитета”, – делают вывод ученые. Они напоминают, что все люди, независимо от того, был ли у них ранее диагностирован коронавирус или нет, должны принимать одни и те же меры предосторожности.

Будут ли эффективны вакцины, если вирус мутирует?

Известно, что коронавирус мутирует медленнее, чем вирус гриппа: по разным оценкам, в два раза медленнее или на треть. В связи с этим вакцина от коронавируса “вероятно, будет стабильной и эффективной дольше, чем вакцина против гриппа”, – говорит в беседе с HuffPost почетный доцент и клинический вирусолог университета Лестера Джулиан Танг.

При этом пока неизвестно, как долго будет сохраняться приобретенный с помощью вакцины иммунитет, даже если она будет работать как следует, напоминает ученый. Эффективность вакцины может зависеть и от индивидуальных особенностей организма – так же, как и у вакцины против гриппа, говорит Танг.

Пока что ученые считают, что вакцины, разрабатываемые во всем мире для борьбы с первыми штаммами нового коронавируса, будут столь же эффективны и в отношении новых мутаций. Исследование австралийских и американских ученых, которое проводили с помощью компьютерного моделирования и опытов на хорьках, 8 октября опубликовал научный журнал NPJ Vaccines. Животным вводили потенциальную вакцину INO-4800, разработанную американской компанией Inovio Pharmaceuticals.

Большинство вакцин, разрабатываемых во всем мире, были смоделированы на основе исходного D-штамма вируса, который был более распространен среди последовательностей, опубликованных в начале пандемии, пояснили ученые.

С тех пор вирус мутировал в штамм G, вариации которого сейчас являются доминирующими по всему миру. У исследователей были опасения, что эта мутация негативно отразится на эффективности разрабатываемых вакцин.

Пока ученые склоняются к тому, что кандидаты на вакцину будут эффективны для любых штаммов коронавируса
“Несмотря на мутацию D614G в шиповидном белке, мы подтвердили экспериментами и моделированием, что вакцины-кандидаты по-прежнему эффективны”, – заявил один из авторов исследования, профессор Йоркского университета Сешадри Васан. По словам ученого, обнаружилось, что наиболее часто встречающийся штамм G вряд ли потребует частого подбора новых вакцин – в отличие от гриппа, вакцину от циркулирующих штаммов которого разрабатывают каждый год.

Так как отличия штаммов, циркулирующих в России, минимальны они, скорее всего, не оказывают значительного влияния на структуру вирусных белков, говорит Любовь Козловская из центра им. М.П. Чумакова. Это, по ее словам, делает возможным создание и применение вакцины от Covid-19, которую не придется переделывать каждый год.

Не стоит забывать, что ни одна из разработок вакцин в мире пока не прошла третью фазу клинических исследований, в которых делается вывод о ее эффективности.

В России эту стадию сейчас проходит вакцина центра имени Гамалеи “Спутник V”. Две другие российские вакцины лишь готовятся к прохождению этой стадии. Только после этих исследований, в которых примут участие десятки тысяч человек, можно будет делать выводы по поводу стойкости сформированного вакцинами иммунитета к коронавирусу.

---

Ольга ДЬЯКОНОВА
Би-би-си