Коронавирус ведет постоянную войну против иммунной системы человека. И со временем он будет продолжать эволюционировать, пишет автор в The Atlantic. А значит, созданные человеком вакцины тоже должны эволюционировать вместе с вирусом.
На протяжении почти всего 2020 года коронавирус, вызывающий covid-19, передавался от человека к человеку, накапливая мутации со стабильной скоростью — по две мутации в месяц, что не очень-то впечатляет для вируса. В основном, эти мутации не слишком действенны.
Однако недавно обнаружилось, что у трех типов коронавируса независимо друг от друга произошли, судя по всему, схожие мутации — и это несмотря на то, что эти генетические разновидности коронавируса локализованы на расстоянии многих тысяч миль друг от друга: в Великобритании, Южной Африке и Бразилии. (Мутация — это изменение генома; генетический вариант — это вирус со специфическим набором мутаций.) Упомянутые мутации возникали не один, не два, а целых три раза (здесь мы говорим только о тех, которые нам известны) у генетических вариантов с необычным поведением; данный факт позволяет нам предположить, что благодаря им вирус получает эволюционное преимущество. Все три генетических варианта, похоже, будут встречаться все чаще. И не исключено, что все три будут передаваться еще быстрее.
«Возникновение независимых друг от друга мутаций да к тому же в нескольких разных местностях — это для всех нас предупредительный сигнал», — предостерегает Винит Менахери (Vineet Menachery), занимающийся исследованием коронавируса в Медицинском отделении Техасского университета. В настоящее время ученые пытаются выяснить, может ли коронавирус получить преимущества с помощью этих мутаций и какие.
оль каждой мутации все еще неясна, однако конкретная мутация в шиповом белке (ее обозначают как «N501Y») заслуживает пристальное внимание, поскольку она присутствует во всех трех генетических вариантах коронавируса. Спайковый белок помогает коронавирусу проникать в клетку, а сама мутация N501Y локализуется в особо важной области под названием рецептор-связывающий домен, который прикрепляется к клетке. Образно говоря, мутация N501Y делает спайковый (шиповый) белок более липким, что позволяет ему легче прикрепляться к клетке и проникать в нее. Вот почему вирус, в котором имеется данный вид мутации, способен легче распространяться. С другой стороны, данная мутация, судя по всему, не наносит удар по иммунитету, полученному при вакцинации.
Кстати, поясним, что мы имеем в виду, когда говорим о таких мутациях. Как известно, белки состоят из строительных блоков, называемых аминокислотами. Наличие мутации N501Y означает, что 501-я аминокислота, изначально обозначаемая буквой «N» (т.е. аминокислота аспарагин), поменялась на «Y» (т.е. тирозин).
Однако мутация N501Y не является уникальной для упомянутых трех генетических вариантов вируса; данный факт был установлен при изучении ряда аминокислотных последовательностей, обнаруженных в разных странах мира. Все эти три генетические мутации сопровождаются множеством других мутаций в других частях вируса — и это необычно. По словам специалиста в области молекулярной эпидемиологии Эммы Ходкрофт (Emma Hodcroft) из Бернского университета, изменение поведения генетического варианта вируса (например, его повышенная трансмиссивность [т.е. заразность — прим.перев.]), вероятно, «связано не с одной, а с множеством мутаций». Генетический вариант британского происхождения имеет более десятка других мутаций, которые не были изучены так тщательно, как N501Y. Но повышенная трансмиссивность этого варианта вируса проглядывает все четче: вирус стал быстро распространяться не только в Великобритании, но также в Ирландии и Дании (в этих двух странах регулярно проводится секвенирование большого количества проб). Центры по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) недавно предупредили, что в марте данный вариант вируса будет, вероятно, доминировать в Соединенных Штатах.
(Ученые дали этим трем генетическим вариантам вирусов специальные названия, которые пока, увы, не устоялись. Британская разновидность называется так: «B.1.1.7», «20I / 501Y.V1» и «VOC 202012/01»; южно-африканская иногда называется как «B.1.351» или «20C / 501Y.V2»; бразильская разновидность известна как «P.1» и «20J / 501Y.V3».)
В южноафриканском и бразильском генетических вариантах коронавируса также произошли вторая и третья общие для обоих мутации в рецептор-связывающем домене спайкового белка, а именно: E484K и K417. Чуть больше ученым известно о первой из них (т.е. о мутации E484K). С ее помощью меняется заряд аминокислоты с отрицательного на положительный — это все равно, что поменять полюсами магнит. В результате этого, утверждает микробиолог Кристиан Андерсен, вероятнее всего, меняется и форма спайкового белка, когда он связывается с клеткой, однако данное изменение заряда, похоже, происходит одновременно с N501Y. Упомянутые выше мутации, возможно, наряду с другими, способны эффективнее содействовать присоединению коронавируса к клетке.
Но южно-африканские и бразильские генетические варианты коронавируса могут обладать еще и дополнительным свойством. Так, в одном из недавно проведенных исследований выдвигается предположение, что вирусы с мутацией E484K способны эффективнее уклоняться от антител, полученных из плазмы крови пациентов, выздоровевших после covid-19. Некоторые вирусы, в которых произошла подобная мутация, становятся более опасными при повторном инфицировании или даже при заражении вакцинированных людей.
Правда, одна только эта вышеупомянутая мутация вряд ли нанесет удар по иммунитету, приобретенному в результате перенесенного заболевания или после вакцинирования. По словам Винита Менахери, при использовании имеющихся у нас сейчас вакцин «в организме появляется более чем достаточное количество антител, и даже если их концентрация сократится вдвое, все равно этого количества антител будет более чем достаточно, чтобы противостоять вирусу». «Если даже новый генетический вариант [вируса] снизит эффективность антител… на 50 процентов, организм по-прежнему сможет защищаться», — утверждает Менахери. Исследования продолжаются, ученые хотят точно определить, насколько сильно новая мутация снижает эффективность от вакцинирования; но если на протяжении нескольких лет у вируса накапливались новые мутации, такие как E484K, то производителям вакцин следует задуматься над тем, чтобы постоянно модифицировать свою продукцию. Именно так поступают с прививкой от гриппа, которую ежегодно модифицируют; по словам производителей вакцин, нынешние мРНК-вакцины против covid-19 могут быть модифицированы особенно быстро — всего за шесть недель.
В настоящий момент ученые задались следующим вопросом: содействует ли это небольшое преимущество (т.е. способность вируса обходить иммунную защиту, полученную в результате выработанного ранее иммунитета) распространению южноафриканского и бразильского генетических модификаций? Оба генетических варианта первоначально были обнаружены в тех частях ЮАР и Бразилии, где регистрировался высокий уровень заражения covid-19, особенно в городе Манаусе (Бразилия), где коронавирусом заразилась большая часть населения. (В одной из работ, опубликованных в декабре прошлого года, авторы говорят о 76 процентах зараженных, что, вероятно, является завышенной оценкой. Однако большое число умерших от covid-19, регистрируемое в данном регионе, говорит нам о том, что в 2020 году там действительно была сильная вспышка заболевания.) Южноафриканский генетический вариант вируса начинает распространяться в ЮАР; ситуация в Бразилии менее ясна из-за недостаточного количества данных, однако в Манаусе в настоящее время наблюдается еще один сильный всплеск заболеваемости covid-19. По мнению Винита Менахери, приобретенный иммунитет вряд ли обязательно является причиной большей распространенности этих вариантов особенно потому, что Южная Африка пока что не приблизилась к приобретению коллективного иммунитета. Повышенная трансмиссивность мутировавшего коронавируса уже является для него преимуществом.
Другие специалисты предложили следующий сценарий (правдоподобный, но все же гипотетический): генетические варианты коронавируса могли появиться в организме пациентов с ослабленным иммунитетом, которые оставались зараженными на протяжении нескольких месяцев. Обычно, говорит Эмма Ходкрофт, «иммунная система человека еле-еле ему противостоит, а он на нее напирает». Но у пациентов с ослабленным иммунитетом иммунный ответ слабее. «Все это напоминает тренинг, во время которого происходит приспособление к иммунной системе человека», — говорит Эмма Ходкрофт. Может быть, поэтому у этих генетических вариантов коронавируса сразу появилось столько новых мутаций — как будто один или два года эволюции сжались до нескольких месяцев. Скорее всего, это довольно редкое явление, но когда в глобальном масштабе регистрируются десятки миллионов случаев инфекционного заражения, то редкие явления перестают быть редкими.
Таким образом, после хронической инфекции может появиться генетический вариант коронавируса, сопровождаемый мутациями, которые позволяют ему быстрее прикрепляться к клетке, благодаря чему скорость его распространения увеличится. Может быть, именно это случилось с британской генетической модификацией вируса. Из-за этого вероятность повторного заражения может несколько увеличиться. А может произойти как в Бразилии, где уже зарегистрировано два случая повторного заражения новым генетическим вариантом коронавируса.
Новая разновидность коронавируса, который отчасти лучше умеет обходить иммунный барьер, конечно же получит преимущество перед другими формами этого вируса в тех местах, где наблюдается массовый всплеск заражения covid-19.
Эти повторные заражения могут быть не столь тяжелыми, и, в то же время, их еще нельзя считать обычным явлением, однако со временем этот более успешный вариант коронавируса одержит победу. Коронавирус ведет постоянную войну против иммунной системы человека. И со временем он будет продолжать эволюционировать.
А это означает, что созданные человеком вакцины тоже должны эволюционировать вместе с вирусом. Однако в Соединенных Штатах секвенирование проводится лишь в очень небольшом проценте случаев заражения covid-19. (Стандартные диагностические тесты на covid-19 предусматривают изучение лишь нескольких участков коронавирусного генома, а не всей последовательности целиком.)
«Сан-Диего — это одно из тех мест в нашей стране, где в этом смысле ситуация обстоит неплохо. Мы применяем секвенирование в двух процентах случаев заражения. По сравнению с Великобританией и Данией этого крайне мало, — рассказывает микробиолог Кристиан Андерсен. — И нам необходимо это положение изменить». Результаты секвенирования рассылаются в отдельные лаборатории нашей страны.
По словам Андерсена, в США необходимо на федеральном уровне установить геномный надзор. Это единственный способ для Соединенных Штатов получать информацию о постоянно мутирующем вирусе.
