07:01, 17 июня 2024 Пн

Новый вариант коронавируса после омикрон-штамма может стать еще более опасным и заразным,- СМИ

Тот вариант коронавируса, который появится после омикрон-штамма, может сильно отличаться от всех известных науке вариантов. Совершенно неожиданно он может стать еще более опасным и более заразным, пишет The Atlantic.

Чтобы понять, каким же образом из коронавируса появляются новые варианты, обладающие новыми мутациями, нам необходимо посмотреть на всю картину в более широком контексте. Итак, геном вируса состоит из 30 тысяч нуклеотидов, а это означает, что количество возможных комбинаций, приводящих к мутациям, просто-таки гигантское. Например, по словам вирусолога Джесси Блума из Онкологического научно-исследовательского центра им. Фреда Хатчинсона, число комбинаций намного превышает число атомов во всей известной нам вселенной.

Ученые пытаются осмыслить все эти возможные комбинации с помощью так называемой модели "адаптивного ландшафта" [модель "адаптивного ландшафта", или "ландшафта отбора", предложена американским биологом С. Райтом; она моделирует эволюцию на рельефной карте – прим. перев.] — гиперповерхности, на которой отмечены возвышенности и впадины.

Чем больше вершина, соответствующая коронавирусу, тем лучше ему удается заражать человека. Чем больше коронавирус реплицируется, тем бóльшему количеству мутаций он подвергается, бóльшую поверхность захватит и бóльшее количество других вершин может достичь. Чтобы спрогнозировать поведение коронавируса в будущем, ученым необходимо знать топографию всего адаптивного ландшафта, а такой возможности, как вы понимаете, у нас нет – вообще даже близко нет. "На самом деле мы не знаем, какие там [на "адаптивном ландшафте" - прим. перев.] вершины. К примеру, мы не знали, что там среди вершин был пик омикрон-штамма, — говорит биолог-эволюционист Сара Отто (Sarah Otto) из канадского Университета Британской Колумбии. – Мы даже представить себе не можем, какие еще возможны варианты".

Можно утверждать лишь то, что подавляющее большинство мутаций сделают коронавирус менее приспособленным (на "адаптивном ландшафте" меньшей приспособленности соответствуют "долины") или же вообще не окажут никакого эффекта ("горные хребты"), но очень небольшая часть будет соответствовать вершинам. Мы не знаем, насколько высоки эти вершины или же какова частота их появления. Когда дельта-вариант коронавируса захватил весь мир, то в тот момент казалось, что он покончит со всеми остальными разновидностями коронавируса. "Я бы наверняка предположила, что следующий вариант коронавируса будет исходить от дельта-варианта", — утверждает биолог Катя Келле (Katia Koelle) из Университета им. Джона Эмори. Затем вдруг на одном из далеких пиков (и вдобавок в том направлении, в котором никто и не думал смотреть) появился омикрон-штамм.

Следующий вариант коронавируса может снова нас удивить и даже совершенно неожиданно стать еще более опасным и более заразным. В результате, нам придется искать новые способы избавления от антител, которые у нас образовались. Коронавирус будет продолжать и дальше выискивать пики и вершины на адаптивном ландшафте.

Но прогнозировать эволюцию коронавируса – это еще более трудная задача, поскольку адаптивный ландшафт постоянно трансформируется по мере того, как человеческий иммунитет меняется в результате вакцинации и заражения новыми вариантами коронавируса. В результате, изменяется само понятие "адаптивность вируса". Некоторые "горы" на адаптивном ландшафте исчезнут, а некоторые "холмы", наоборот, станут выше. Тем не менее, крайне маловероятна ситуация, при которой коронавирус будет мутировать столь сильно, что человеческий иммунитет, призванный бороться с тяжелой формой инфекции, полностью исчезнет. Самые тяжелые последствия заражения коронавирусом будут смягчаться по мере того, как все большая доля населения земли будет приобретать (в результате вакцинации или после заражения коронавирусом) первичный иммунитет. Будут ли последующие варианты коронавируса заражать огромные массы населения? Ответ на данный вопрос будет зависеть от того, насколько быстро коронавирус сможет продолжать свою эволюцию и насколько эффективно человеческий иммунитет будет способен бороться с атаками коронавируса. В отличие от других патогенов, которые уже очень давно передвигаются по адаптивному ландшафту, коронавирус находится еще только в начале пути.

Коронавирусные штаммы продолжают нас удивлять, поскольку эволюционные скачки коронавируса вообще не похожи на что-либо, виденное нами ранее. Омикрон-вариант набрал более 50 мутаций, из них только в его спайковом белке их насчитывается более 30. Из четырех сезонных коронавирусов, вызывающих простуду, два накапливают только 0,3 или 0,5 адаптивных мутаций в год в своих шиповидных (спайковых) белках. Третий, похоже, вообще не сильно меняется. Четвертый представляет собой загадку; у нас недостаточно долгосрочных данных о нем. Вирус гриппа способен совершать большие скачки в процессе так называемой реассортации [реассортация – перемешивание участков генетического материала разных штаммов одного вируса в клетке – прим.перев.], которая может вызывать пандемии (как это произошло в 2009 году со штаммом H1N1). Однако, как сообщила мне биолог Катя Келле, сезонный грипп вносит ежегодно в среднем только одно-два изменения в своем ключевом белке.

Есть три возможных объяснения той причины, по которой эволюция коронавируса SARS-CoV-2 настолько отличается от эволюции других вирусов, и они взаимно друг друга не исключают. Во-первых, мы действительно не уделяли должного внимания другим респираторным вирусам. Ученым удалось секвенировать более 7,5 миллионов геномов SARS-CoV-2, т.е. всего несколько сотен или несколько десятков для каждого из четырех сезонных коронавирусов. Когда ученые пытаются реконструировать взаимосвязь между этими секвенированными вирусами в эволюционных деревьях, то, по словам биолога Сары Коби (Sarah Cobey) из Чикагского университета, "эти деревья оказываются слишком редкими". Кроме того, простуду могут вызвать несколько разных вирусов, а именно: риновирусы, аденовирусы, парагрипп, респираторно-синцитиальный вирус, метапневмовирус и так далее. Они все также плохо исследованы. К примеру, если говорить о риновирусах, то заразными по отношению к человеку являются более сотни их типов, но ученые еще не выработали четкого понимания по поводу того, каким образом это разнообразие вообще могло появиться или со временем эволюционировать.

Во-вторых, коронавирус действительно может представлять собой исключение, поскольку он в силу своей природы по сравнению с прочими вирусами способен лучше перемещаться по адаптивному ландшафту. "Неплохо живется РНК-вирусу [ведь он мутирует быстрее, чем ДНК-вирус], а это способствует его очень быстрому распространению", — сказала мне Сара Коби. Так, например, человек, заразившийся корью, способен заразить другого человека в среднем через 11 – 12 дней; однако коронавирусу потребуется для этого всего от 1,5 до 3 дней. Чем больше людей заразятся коронавирусом, тем бóльшую территорию он сможет охватить на адаптивном ландшафте.

В-третьих, коронавирус был патогеном нового образца. Помимо трансмиссивности коронавируса, укажем на следующий факт: в тот момент, когда коронавирус впервые попал в человеческую популяцию, иммунитет не смог от него защитить. Это означает, что за два года коронавирусу SARS-CoV-2, в отличие от хорошо известных вирусов, удалось заразить значительную часть населения планеты – то есть инфицировать гораздо большее количество людей. Всякий раз, в момент заражения коронавирус SARS-CoV-2 копирует себя миллиарды раз, причем в некоторых копиях будут содержаться случайные мутации, некоторые из которых окажутся для него даже полезными. Однако, данным мутациям трудно стать доминирующими за то короткое время, когда происходит заражение организма обычной коронавирусной инфекцией COVID-19. Как объяснил вирусолог Адам Лоринг (Adam Lauring) из Мичиганского университета, обычно требуется еще некоторое время, чтобы у зараженного человека мутировали от нуля до 5-10 процентов вирусов. Затем этот человек передает другому лишь небольшое количество вирусных частиц, поэтому бóльшая часть этого разнообразия теряется. Однако когда счет заражениям идет на миллионы, некоторые из таких мутаций все-таки успевают передаться по наследству и постепенно начинают накапливаться в одной вирусной линии. Судя по всему, именно подобным образом эволюционировал дельта-штамм. Повсеместное распространение коронавируса могло также стать причиной необычно большого количества хронических инфекций, а это, по мнению экспертов, является еще одним важным фактором эволюции коронавируса. В условиях хронической инфекции, сохраняющейся на протяжении недель и даже месяцев, эти полезные вирусные мутации успевают стать доминирующими, а затем распространиться среди людской популяции. Возможно, именно таким образом и появился альфа-штамм.

Истоки омикрон-штамма до сих пор не выяснены. Возможно, он эволюционировал поэтапно – подобно дельта-штамму; однако в этом случае, по мнению некоторых экспертов, его предков удалось бы найти с помощью секвенирования. Существуют две другие возможности: наличие хронической инфекции у человека с ослабленным иммунитетом или наличие природного резервуара возбудителя инфекции. В обоих случаях давление отбора, которое наблюдается в пределах организма одного пациента с ослабленным иммунитетом или в популяции животных, немного отличается от давления отбора, которое испытывает вирус, передающийся от человека к человеку. Возможно, именно это позволило вирусу преодолеть впадину на адаптивном ландшафте и взобраться на новый пик в виде омикрон-штамма. Если ученым удастся определить те эволюционные силы, благодаря которым появился омикрон-штамм, то в этом случае мы сможем понять, что нас ждет в будущем (причем, даже если нам и не удастся точно предугадать особенности, характерные для нового варианта коронавируса).

"Я думаю, что с омикрон-штаммом нам повезло", — говорит биолог-эволюционист Сергей Понд (Sergei Pond) из Темпльского университета. Набор мутаций, благодаря которым данный вариант коронавируса способен эффективно заражать даже вакцинированных людей, делает его немного менее вирулентным. Нет никаких причин полагать, что данный процесс будет происходить и дальше. Вирулентность коронавируса является побочным продуктом двух других факторов, находящихся под более прямым эволюционным давлением: степень заразности коронавируса и способность ускользать от приобретенного иммунитета. Степень его смертоносности не имеет большого значения, поскольку коронавирус обычно передается на ранней стадии заражения – то есть задолго до того, как он сможет убить своего хозяина.

На огромной поверхности, охваченной адаптивным ландшафтом, у коронавируса имеется множество разных путей, с помощью которых он может достичь более высокой заразности или ускользнуть от иммунитета. Возьмем, к примеру, трансмиссивность, предлагает Сара Отто. Коронавирус может размножаться очень и очень быстрыми темпами, в результате чего заразившиеся им пациенты будут выделять его в больших количествах. Судя по всему, именно так поступает дельта-штамм, и в результате его вирулентность увеличивается. Или же коронавирус вполне способен к репликации, но только не в легких, а по большому счету в пазухах носа и в горле, где ему, скорее всего, легче распространяться. Скорее всего, так поступает омикрон-штамм, он менее опасен. Следующий вариант коронавируса может пойти по любому из пройденных маршрутов на адаптивном ландшафте или же по совершенно новому пути. В настоящее время в Великобритании и Дании подвид BA.2 омикрон-штамма коронавируса вытесняет классический вариант омикрона, хотя до сих пор ученым неясно, какое преимущество имеется у этого нового подвида коронавируса.

Для омикрон-штамма коронавируса характерно не просто большое количество мутаций – для него характерны поистине необычные мутации. Так, например, тринадцать мутаций сосредоточены в тех сайтах, где ученые раньше не наблюдали множественных изменений. Данный факт, скорее всего, говорит о том, что обычно из-за мутаций в этих сайтах коронавирус становится менее приспособленным, и поэтому они отсеиваются. Но, согласно препринту статьи, опубликованной научным коллективом Сергея Понда, эти 13 отдельных дезадаптивных изменений вполне способны стать адаптивными в том случае, если они присутствуют все вместе друг с другом. Понд обрисовал нам ситуацию следующим образом: итак, коронавирусу нужно избежать встречи с антителами, и поэтому он приобретает ряд мутаций, которые делают его менее узнаваемым для антител, но при этом, вполне возможно, что его проникновение в клетки затрудняется. Тогда, коронавирус оказывается в несколько иной среде, в которой происходит отбор, а именно – в организме больного с ослабленным иммунитетом или же в организме животного, являющегося резервуаром инфекции, – там коронавирус все еще может сохраняться до тех пор, пока не найдет правильную комбинацию мутаций, чтобы компенсировать предыдущие изменения. В результате этого процесса ключевые элементы шиповидного белка омикрон-штамма способны трансформироваться настолько сильно, что существующие антитела будут реже его опознавать; при этом, данный штамм коронавируса нашел иную стратегию проникновения в клетки человека. Обычно коронавирус заражает клетки двумя путями: либо в результате непосредственного слияния с ними, либо в результате проникновения через вирусную оболочку. Во втором случае омикрон-штамм стал, образно говоря, настоящим специалистом; он менее успешно действует в клетках легких, чем в клетках носа и горла; может быть, этим свойством как раз и объясняется его более низкая заразность. Чтобы обойти иммунную систему, коронавирус в итоге смог изменить одну из ее основных функций.

А способны ли и другие наборы мутаций оказывать каким-нибудь неизвестным способом свое влияние, в результате чего ключевые вирусные функции полностью изменятся? Почти наверняка, но мы просто еще не знаем, что они собой представляют. Нам придется подождать и в ближайшие годы и десятилетия понаблюдать за коронавирусом SARS-CoV-2. "Если мы возьмем человеческий грипп или сезонные коронавирусы, то мы увидим, что они эволюционируют в организме человека на протяжении длительного времени и этот процесс не прекращается", — поясняет вирусолог Джесси Блум.

У каждого вируса есть свои пределы трансмиссивности. Так, например, у вируса кори (самого заразного из всех известных вирусов) базовый показатель репродукции (R0) изменяется в интервале от 12 до 18; для сравнения: показатель R0 у дельта-штамма коронавируса равен 5. Показатель R0 омикрон-штамма коронавируса все еще неясен, поскольку многие его преимущества перед дельта-штаммом, по-видимому, связаны со способностью уклоняться от существующих в настоящее время антител, а никак не с трансмиссивностью. Однако, поскольку коронавирус заражает все меньшее и меньшее число неиммунизированных граждан, способность коронавируса уклоняться от распознавания иммунной системой будет становиться все более и более важным фактором, препятствующим его эволюции. И здесь у вируса всегда появляются все новые и новые стратегии, поскольку оптимум всегда смещается. Например, нынешняя волна омикрон-штамма по мере своего прохождения через широкие массы населения создает, если можно так сказать, большой "омикронный иммунитет"; по этой причине, омикрон-штамм к настоящему времени фактически стал менее адаптированным, чем на начальном этапе своего появления. "Следующий вариант коронавируса, скорее всего, будет напоминать не омикрон, а нечто максимально отличающееся в антигенном отношении от омикрон-штамма", — резюмирует вирусолог Арис Кацуракис (Aris Katzourakis) из Оксфордского университета.

На что же будет похож следующий вариант коронавируса? Давайте не будем гадать – именно к такому ответу приводит нас весь предыдущий опыт.

 

up