Процесс мутации коронавируса не замедляется – и новый подвид омикрона это доказывает

В страшные первые недели пандемии ученые сообщили нам одну утешительную новость о новом коронавирусе: он мутирует медленно. Первые мутации оказались не слишком радикальными. То есть вакцину, если и когда ее создадут, со временем не нужно будет модифицировать.

Однако те гипотезы были излишне оптимистичными.

У коронавируса SARS-CoV-2 есть миллиард возможностей перестроить себя в процессе его распространения по планете, и он продолжает эволюционировать, порождая все новые штаммы и подвиды с такой скоростью, которая держит ученых в сильном напряжении. С тех пор как этот вирус впервые ударил по людям, он постоянно менял свою структуру и химический состав, препятствуя попыткам людей взять его под контроль.

И коронавирус не демонстрирует никаких признаков готовности "погрузиться в спячку". По словам вирусологов, которые занимаются его изучением, у него в запасе есть еще огромное пространство для мутации. На практике это значит, что вирус, который уже очень заразен, может в скором времени стать еще более заразным.

"Возможно, этот вирус обладает такими способностями, которые мы еще не видели, – сказал Роберт Гарри (Robert F. Garry) из Тулейнского университета. – Мы знаем, что он пока не насколько контагиозен, как корь, однако он, несомненно, уже близок к этому".

Новым представителем "галереи" штаммов и подвидов стал подвид омикрон-штамма с неуклюжим названием BA.2.12.1. Предварительные исследования показали, что он примерно на 25% заразнее, чем подвид BA.2, который в настоящее время является самым распространенным подвидом в Соединенных Штатах, о чем сообщают Центры по контролю и профилактике заболеваний. Как сообщает это агентство, подвид BA.2.12.1 быстро распространяется на северо-востоке страны, где на его долю приходится наибольшее число заражений.

"Это очень и очень заразный вариант. Будет трудно сделать так, чтобы никто не заболел ковидом в Америке. Это даже не политическая цель", – заявил новый координатор президента Байдена по борьбе с распространением COVID-19 Ашиш Джха (Ashish Jha) во время своего брифинга во вторник.

Он отвечал на вопрос о вице-президенте Харрисе, которая недавно оказалась положительной на коронавирусную инфекцию и была вынуждена уйти на самоизоляцию. Недавно Харрис прошла ревакцинацию во второй раз – это был ее четвертый укол вакцины.

Случай Харрис подчеркивает то, что стало до боли очевидным за последние месяцы: никакая вакцинация или ревакцинация не может создать идеальную защиту от инфекции SARS-CoV-2. Однако у вакцин есть одно несомненное преимущество: они значительно снижают риск тяжелого течения заболевания. Это имеет огромное значение для сохранения здоровья людей – как и более широкое использование таких препаратов, таких как противовирусный "Паксловид" (Paxlovid).

Все используемые в настоящее время вакцины основаны на геномной последовательности исходного штамма вируса, который распространился в конце 2019 года в китайском Ухане. По сути, они имитируют шиповидный белок этой версии вируса и вызывают иммунный ответ, который играет защитную роль, когда появляется настоящий вирус.

Однако те штаммы, которые появились с тех пор, способны обходить многие нейтрализующие антитела, которые служат первой линией обороны иммунной системы.

"Он эволюционирует остаточно быстрыми темпами, – сказал Джесси Блум (Jesse Bloom), специалист в области вычислительной биологии в Центре исследований онкологических заболеваний имени Фреда Хатчинсона (Fred Hutchinson Cancer Research Center) в Сиэтле. – Я действительно считаю, что нам необходимо немедленно рассмотреть вопрос о модификации вакцин".

Новый подвид BA.2.12.1 переносит коронавирус на новую ступень на шкале контагиозности. Его ближайший родственник, подвид BA.2, уже оказался более заразным, чем тот первый омикрон-штамм, который пришел в страну в конце 2021 года.

А омикрон, в свою очередь, оказался более заразным, чем дельта-штамм. Дельта был более заразным, чем альфа-штамм, а альфа был более заразным, чем более ранние штаммы, которые так и не удостоились чести быть названными как буквы греческого алфавита.

Большинство мутаций не приносят коронавирусу никакой пользы. Но когда возникает мутация, которая дает вирусу какое-либо преимущество, в дело вступают законы естественного отбора.

Есть два основных способа, которыми вирус может улучшить свою приспособляемость посредством мутации. Первый можно охарактеризовать как механический: он может улучшить свою способность заражать хозяина. Это может быть улучшение способности связываться с рецепторной клеткой. Или, возможно, мутация позволит вирусу реплицировать себя в большем количестве сразу после инфицирования, что увеличит концентрацию вируса в крови человека и, соответственно, количество выделяемых этим человеком вирусных частиц, которые могут заражать других людей.

Другая стратегия вируса сводится к тому, чтобы научиться эффективнее обходить иммунитет. Иммунная система человека, который получил вакцину или ранее уже переболел, уже знакома с конкретным вирусом, и при его повторном попадании в организм она бросает на борьбу с ним антитела, которые узнают и нейтрализуют его. Но мутации делают вирус менее узнаваемым для иммунной системы.

Подвиды омикрон-штамма продолжают возникать. Ученые в ЮАР уже идентифицировали подвиды BA.4 и BA.5, у которых есть мутации, встречавшиеся в более ранних подвидах и связанных с повышенной способностью вируса обходить иммунную систему. Число таких пациентов растет. Данные нового лабораторного исследования, которые были опубликованы в сети в воскресенье, но еще не получили экспертной оценки, показывают, что появляющиеся подвиды с легкостью обходят нейтрализующие антитела, обнаруживаемые у людей, которые уже переболели первоначальным омикрон-штаммом. Авторы исследования пришли к выводу, что BA.4 и BA.5 "потенциально могут спровоцировать новую волну заражений".

"Эволюция омикрона оказывается гораздо более быстрой и обширной, чем мы первоначально предполагали, – сказал Майкл Остерхольм (Michael T. Osterholm), эксперт по инфекционным заболеваниям Университета Миннесоты. – Каждый день, когда я просыпаюсь, меня охватывает страх, что появится новый подвид, который нам придется изучать. Мы уже наблюдаем подвиды подвидов".

Гарри, ученый из Тулейнского университета, отмечает, что мутации вируса не сильно меняют его внешний вид. По его словам, в действительности даже сильно мутировавшие варианты не сильно отличаются от исходного уханьского штамма и от других коронавирусов, вызывающих простуду. Это едва различимые изменения.

У Гарри есть программа, которая позволяет ему создавать графическое изображение вируса и даже вращать его, чтобы наблюдать за расположением мутаций и делать выводы о том, почему они важны. В пятницу, когда его спросили о подвиде BA.2.12.1 и о том, почему он быстро распространяется, Гарри отметил, что у вируса есть мутация, названная S704L, которая, вероятно, нарушает устойчивость одного фрагмента шиповидного белка на поверхности вируса. Это, в свою очередь, ослабляет часть шипа таким образом, чтобы облегчать заражение.

Эта мутация S704L и отличает новый подвид омикрон-штамма от BA.2.

Число "704" указывает на аминокислоту, которая является 704-й по счету в цепочке из примерно 1100 аминокислот этого белка. "S" – это тип аминокислоты, который был обнаружен в оригинальном штамме вируса, а "L" – это то, во что она превратилась послед мутации. (Мутация вызывается изменением одного нуклеотида или "буквы" в генетическом коде вируса; три нуклеотида кодируют аминокислоту.)

Сегодня коронавирус распространяется в Соединенных Штатах на иммунологическом ландшафте, сильно отличающемся от того ландшафта, с которым он впервые столкнулся в начале 2020 года. Учитывая массовую вакцинацию и тот факт, что коронавирусом переболело огромное число людей, сейчас осталось не так много американцев, еще не успевших столкнуться с этим вирусом. Последние данные Центров по контролю и профилактике заболеваний показывают, что этому вирусу удалось заразить почти 200 миллионов человек в стране, население которой составляет около 330 миллионов человек. По оценкам агентства, среди детей и подростков коронавирусом переболели трое из четырех.

Для нового исследования, проводимого Центрами по контролю и профилактике заболеваний, ученые изучили образцы крови тысяч людей в поисках антител, которые обнаруживаются после естественного заражения, но не обнаруживаются после вакцинации. Эксперты агентства пришли к выводу, что омикрон-штамму удалось прокатиться волной по всему населению Соединенных Штатов зимой почти так, будто это был совершенно новый вирус. К тому времени подавляющее большинство американцев уже были вакцинированы. И все же примерно 80 миллионов человек заразились впервые именно в омикронной волне.

На генеалогическом древе коронавируса омикрон является дальним родственником дельты, альфы и других штаммов, распространившихся ранее. Никто не может точно определить источник омикрона, но многие эксперты по заболеваниям предполагают, что он возник у пациента с ослабленным иммунитетом, который очень долго болел, и в процессе вирус продолжал использовать мутации, чтобы уклоняться от попыток иммунной системы его уничтожить.

К счастью, смертность от омикрона заметно ниже, нежели от других штаммов коронавируса. Однако эксперты по инфекционным заболеваниям единодушны в своих предостережениях: будущие штаммы и подвиды могут оказаться более патогенными.

У этого вируса есть еще один фокус в запасе, как будто одних мутаций ему недостаточно, и это рекомбинация. Такое случается, когда два разных штамма заражают одного человека одновременно, и гены этих штаммов перемешиваются. Именно процесс рекомбинации объясняет появление омикрона XE. Этот рекомбинант, скорее всего, возник у человека, который заразился одновременно первоначальным штаммом омикрона и его подвидом BA.2.

Это всегда было возможно в теории, но обнаружение реальных рекомбинантов обеспечивает "доказательство концепции", как выразился Джереми Лубан (Jeremy Luban), вирусолог из Медицинской школы Массачусетского университета.

Наихудшим сценарием было бы появление подвида или рекомбинанта, который лишит существующие вакцины их эффективности в предотвращении тяжелого течения болезни. Пока этого не произошло. И ни один рекомбинант пока не распространился так, как это сделал омикрон или другие недавно возникшие штаммы и их подвиды.

Это первая пандемия катастрофических масштабов, случившаяся в эпоху современного геномного секвенирования. Еще сто лет назад никто и не знал о существовании коронавируса, и сами "вирусы" были относительно новым понятием. Но сегодня, когда ученые анализируют миллионы образцов вирусов на генетическом уровне, они могут отслеживать мутации вирусов в буквальном смысле в режиме реального времени – наблюдать, как вирус эволюционирует. Ученые по всему миру уже загрузили миллионы последовательностей ДНК и РНК в базу данных под названием GISAID.

У геномного секвенирования есть одно серьезное ограничение: хотя ученые могут отслеживать изменения в геноме, они не могут заранее сказать, что каждое из этих изменений сделает с вирусом. Какие мутации имеют наибольшее значение – это вопрос, на который можно ответить только с помощью лабораторных экспериментов, моделирования или эпидемиологического наблюдения, но это не всегда просто и очевидно.

Эрика Сапфайр (Erica Saphire), президент Института иммунологии Ла-Хойи, предполагает, что омикрон имеет мутации, которые изменили вирус пока не изученным образом и сделали его более устойчивым к действию нейтрализующих антител.

"Возможно, он приобрел какие-то новые свойства, о которых мы еще не знаем, – сказала Сапфайр. – Нейтрализовать его труднее, чем я могла бы предположить, опираясь только на данные о его мутациях".

Между тем Джереми Кэмил (Jeremy Kamil), профессор микробиологии и иммунологии из Университета штата Луизианы, постарался вернуть нас к реальности: "Все это – вирус SARS-CoV-2".

Он имел в виду, что все это варианты одного и того же вируса, несмотря на огромное количество мутаций. Соответственно, тот, кто заражается одним из этих новых штаммов и подвидов, имеет то же заболевание, что и люди, которые заразились ранее.

"У них ковид", – подытожил он.