Чем страшен новый штамм коронавируса из Великобритании — пояснения генетика

«Угроза 4-го уровня»

Считается, что новый штамм SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19, способствует увеличению случаев заражения в некоторых частях Великобритании. Правительство ввело в некоторые регионы, включая Лондон, новые, более строгие ограничения по коронавирусу, известные как «угроза 4-го уровня». Люди, живущие в районах, соответствующих 4-му уровню, не смогут собираться ни с кем за пределами своей семьи за рождественским столом в Рождество, в то время как в остальных районах таких жестких ограничений нет, жителям разрешено собираться на Рождество как им захочется.

Премьер-министр Борис Джонсон и его главные научные советники заявили, что новый штамм может увеличить передачу COVID-19 на целых 70% и увеличить число репродуктивных вирусов почти вполовину.

В чем значение этого нового открытия? Корреспонденты издания «Диалог» (название газеты The Conversation, — прим. ред.) задали Люси Ван Дорп, исследователю микробной геномики (раздел молекулярной генетики, посвященный изучению генома и генов, — прим. ред.) и эксперту по эволюции патогенов, несколько ключевых вопросов о том, что известно на данный момент.

Что мы знаем об этом новом штамме?

Новый британский штамм, известный как VUI — 202012/01 или B.1.1.7, был впервые объявлен Мэттом Хэнкоком, министром здравоохранения 14 декабря. Впоследствии он был подтвержден Министерством здравоохранения Англии и британским консорциумом по секвенированию COVID-19. При повторном сканировании через базы данных SARS-CoV-2 первый образец был взят в графстве Кент 20 сентября.

Новый штамм несет 14 качественных мутаций, в том числе семь в так называемом, «шип»-белке, который опосредует проникновение вируса в клетки человека. Это относительно большое количество изменений по сравнению со многими вирусами, которые мы имеем в обращении по всему миру.

На сегодняшний день генетические профили — или геномы — этого штамма в значительной степени секвенированы и распространены из Великобритании, но также есть несколько случаев в Дании и два случая в Австралии. Также были сообщения о случае в Нидерландах. Все эти страны прилагают очень большие усилия по секвенированию генома, и вполне возможно, что эти наблюдения не отражают истинного распространения этого варианта вируса, который мог существовать незамеченным в другом месте. Мы узнаем больше по мере того, как будет генерироваться и распространяться большее количество геномов.

Благодаря усилиям по обмену данными, геномному надзору и результатам тестов на COVID-19 в Великобритании кажется, что этот штамм теперь начинает доминировать над существующими версиями вируса и что он может быть главной причиной растущей доли случаев в отдельных частях страны, особенно в регионах, где у нас также быстро растет число случаев заболевания.

Перевод: «Данные тестирования показывают рост распространенности варианта H69/V70»

В таких случаях всегда очень сложно отделить причину от следствия. Например, увеличение количества определенных мутаций может быть связано с увеличением частоты линий передачи вируса, повышенной активностью человека в очаге и медицинскими вмешательствами.

Это опаснее?

Крис Уитти, главный врач Лондона, четко заявил, что на сегодняшний день нет доказательств того, что этот вариант влияет на тяжесть заболевания, будь то с точки зрения смертности или серьезности случаев COVID-19 для инфицированных. Работа над подтверждением этого ведется.

Как происходят вирусные мутации?

Мутации — естественная часть эволюции вируса. В случае SARS-CoV-2 эти мутации могут возникать из-за случайных ошибок во время репликации вируса, индуцироваться антивирусными белками у инфицированных людей или в результате генетической перетасовки, известной как рекомбинация. Хотя в настоящее время у SARS-CoV-2 признаков рекомбинации не обнаружено.

Ожидается, что большинство вирусных мутаций не окажут никакого воздействия. Например, когда наша команда оценивала отдельные замены мутаций в более чем 50 000 геномов, возникших в результате первой волны пандемии, мы не обнаружили ни одной, которая существенно изменила бы вирусную приспособленность — способность вируса выживать и воспроизводиться.

Однако время от времени мутация или в данном случае конкретная комбинация мутаций может оказаться удачной и дать вирусу новые преимущества. Вирусы, несущие эти комбинации мутаций, могут затем размножаться в результате естественного отбора при правильной эпидемиологической среде.

Откуда появился штамм?

Прямо сейчас мы не знаем. На сегодняшний день ученые не идентифицировали никаких близкородственных вирусов, подтверждающих теорию о том, что этот штамм был завезен из-за границы. Наблюдаемые паттерны мутаций еще больше подтверждают длительный период адаптивной эволюции в Великобритании, если судить по текущим данным.

Подобные паттерны мутаций наблюдались в развитии SARS-CoV-2 у хронически инфицированных пациентов с более слабой иммунной системой. Текущая гипотеза состоит в том, что такой сценарий хронической инфекции у одного пациента мог сыграть роль в возникновении этого штамма. Это и будет исследоваться дальше.

Сколько вариаций SARS-CoV-2 мы нашли?

Существует много тысяч линий передачи SARS-CoV-2, которые в среднем различаются лишь небольшим числом определяющих мутаций. Остается верным, что SARS-CoV-2, в настоящее время циркулирующий в мире, имеет небольшое геномное разнообразие. Однако тонкости мутаций, передаваемых через разные вирусные маршруты, могут быть очень полезны для реконструкции моделей передачи.

В качестве примера, работа на ранней стадии пандемии использовала присвоение родословных для выявления по крайней мере тысячи случаев появления SARS-CoV-2 в Великобритании.

Почему мы имеем этот другой штамм?

Важно отметить, что многие мутации, определяющие британский штамм, наблюдались у SARS-CoV-2 до пандемии, и даже на довольно ранней стадии.

Тем не менее британский штамм или «родословная» вируса определяется необычным количеством и комбинацией мутаций. Одна из этих мутаций, N501Y, как ранее было показано, увеличивает связывание вируса с рецепторами в наших клетках. N501Y был впервые секвенирован в вирусе в Бразилии в апреле 2020 года и в настоящее время связан с вариантом SARS-CoV-2, частота которого также растет в Южной Африке — независимая от B.1.1.7 линия, которая также вызывает беспокойство.

Конкретные делеции (от лат. deletio «уничтожение» — хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы, — прим. ред.) идентифицированного в «шип»-белке B.1.1.7 проявляются во многих других линиях вируса с возрастающей частотой, а также наблюдаются при хронических инфекциях, где они могут изменять антигенность. Эти делеции также могут быть связаны с другими мутациями в области связывания шипового белка коронавируса, включая те, которые наблюдаются при инфекциях среди выращиваемых в лабораториях норок, и мутации, которые, как было показано, играют роль в способности вируса уклоняться от иммунной системы у людей. B.1.1.7 также содержит усеченный ген ORF8 с делециями в этой области, ранее ассоциировавшимися со снижением тяжести заболевания.

Функциональный эффект этих мутаций и делеций, особенно в комбинации, указанной в B.1.1.7, еще предстоит определить. Большое количество мутаций и недавнее увеличение распространенности этого конкретного варианта, вместе с биологической значимостью некоторых из кандидатов на мутации, подчеркивают необходимость углубленного изучения.

Какое это имеет значение для вакцины?

На данный момент мы не знаем. Хотя мы должны быть уверены, что вакцины стимулируют широкий ответ антител на весь спайковый («шип»-) белок, поэтому ожидается, что их эффективность не будет существенно снижена мутациями. Вакцина уже проходит испытания.

Однако появляется все больше доказательств того, что другие виды сезонных коронавирусов демонстрируют некоторую способность обходить человеческую имунную систему в течение более длительных периодов времени.

Поэтому вполне вероятно, что мы можем достичь точки, когда нам потребуется обновить наши вакцины против COVID-19, как мы делаем это для гриппа, чтобы отразить атаки штаммов, находящихся в обращении. Еще слишком рано говорить, будет ли это так сейчас, но обширное секвенирование генома, обмен данными и стандартизованная отчетность о штаммах будут жизненно важны для информирования ученых, которые прикладывают все усилия в борьбе с коронавирусом .