Что такое мутирует вирус
Так ли страшны новые штаммы? Ответы на самые важные вопросы о мутациях коронавируса
Появление новых штаммов коронавируса, имеющих необычные свойства, вызывают тревогу людей во всем мире. Руководитель научной группы разработки новых методов диагностики заболеваний человека Центрального научно-исследовательского института эпидемиологии Роспотребнадзора Камиль Хафизов рассказал о том, что сейчас известно о мутациях COVID-19 и нужно ли будет ежегодно от него прививаться, как мы это делаем в случае с гриппом.
— Сколько всего штаммов коронавируса выявлено на сегодняшний день в мире?
— В первую очередь стоит обратиться к определению штамма вируса как некоторого варианта патогена, который обладает уникальными и стабильными фенотипическими характеристиками. При этом стоит отметить, что вирусы, особенно РНК-содержащие, постоянно мутируют, перебирая разные варианты изменений в геноме, и даже внутри одного человека может содержаться множество версий одного вируса, отличающихся отдельными изменениями в геноме, которые далеко не всегда приводят к образованию нового штамма.
Варианты SARS-CoV-2 циркулируют во всем мире, и после появления некоторые варианты довольно быстро исчезают, другие, наоборот, закрепляются в популяции, процесс динамический. Сколько всего штаммов нового коронавируса существует в природе на данный момент, неизвестно, в том числе из-за размытости самого понятия и факта того, что свойства многих геновариантов вируса пока не изучены.
Так, популярный ресурс PANGO lineages выделяет значительное число отдельных линий патогена, и различные организации во всем мире изучают варианты вируса, чтобы понять, являются ли они более контагиозными, изменяющими тяжесть течения заболевания, детектируемыми доступными диагностическими тестами, отвечающими на терапию, изменяющими эффективность вакцин против COVID-19 и т.п. Потому куда чаще термин «штамм» используется для каких-то особо интересных вариантов патогена, как, например, британского или южноафриканского, которые характеризуются ключевыми изменениями в геноме и имеют важные (часто выгодные патогену) свойства. Так, было введено понятие VoC (от англ. Variants of Concern. — Прим. ред.) — «варианты, вызывающие беспокойство», к которым сейчас причисляют несколько штаммов, включая вышеперечисленные.
— Сколько из них есть в России?
— Строгого ответа нет. Какая-то доля всех штаммов коронавируса, которые распространяются на планете, есть уже и в России, какие-то будут завезены в будущем, какие-то появятся у нас в стране независимо. Ученые во многих лабораториях в мире и в нашей стране сейчас проводят активную работу по секвенированию геномов патогена из различных регионов, чтобы как можно быстрее выявлять новые варианты, мониторить скорость их распространения, устанавливать источники заносов из-за рубежа, определять свойства, корректировать тест-системы в случае необходимости. Из известных штаммов в РФ были выявлены британский, южноафриканский, индийский и несколько локальных.
— Какие штаммы коронавируса самые опасные и проникают внутрь всего организма, а какие — наоборот?
— Как уже говорил выше, само определение штамма подразумевает новые стойкие свойства патогена. Чаще всего приходится иметь дело либо с повышенной заразностью вируса (как, например, в случае с британским штаммом, который, по различным оценкам, примерно на 50% более заразен, чем другие, «старые» версии), либо же со снижением эффективности связывания с нейтрализующими антителами, возникшими после вакцинации или перенесенного ранее заболевания (так в случае с южноафриканским вариантом).
При этом сразу хотел бы отметить, что уменьшение эффективности вовсе не означает отсутствие защиты, но она может быть несколько снижена. В любом случае всячески выступаю за вакцинацию, которая если и не защитит на 100% от заболевания, то может кардинально снизить тяжесть его протекания.
— Какие штаммы наиболее всего распространены в Москве, какими больше всего болеют в России?
— За последнее время мы видим несколько сотен завозов британского штамма как по России, так и в Москве, что вполне ожидаемо ввиду его свойств. Появляются и некоторые локальные российские версии вируса, у которых встречаются мутации в геноме, характерные для британского и южноафриканского вариантов, но пока преждевременно говорить о том, что они действительно обладают какими-то особыми для людей свойствами. По этой же причине мы не хотели бы сейчас раздавать новые имена таким вариантам, по крайней мере до накопления достаточного объема данных.
— От всех ли штаммов болезнь длится одинаково или есть разница?
— В какой-то момент появилась информация, что пациенты с британским вариантом инфекции болеют тяжелее, и летальность в таких случаях выше. Это впоследствии было опровергнуто другими исследованиями, и с тех пор я не видел новой информации. Похожая информация появлялась и про калифорнийский вариант.
Нужно отметить, что тяжесть протекания заболевания зависит от множества факторов, и, как известно, многие вообще переносят болезнь бессимптомно, кто-то же крайне тяжело. Такие факторы, как наличие сопутствующих заболеваний, общее состояние организма, возраст, играют существенно большую роль в развитии тяжелой болезни, чем наличие мутаций в геноме патогена, по крайней мере известных на данный момент.
— Может ли бы такое, что к одному штамму коронавируса у человека есть иммунитет, а к другому нет?
— Перенесенная ранее коронавирусная инфекция или вакцинация в норме вызывают иммунный ответ, и в результате в организме появляются нейтрализующие антитела, хотя защита обусловлена не только ими, потому не стоит пугаться, даже если уровень антител невысок или падает. Но да, мы уже знаем, что ряд мутаций в геноме нового коронавируса приводит к изменениям в структуре его белков, придавая патогену новые свойства, иногда удачные для патогена, в том числе с точки зрения снижения связывания нейтрализующими антителами. Потому точно ответить, что к одному штамму у человека есть иммунитет, а к другому нет, нельзя, но эффективность защиты может быть разной, в зависимости от того, с каким новым вариантом вируса вновь встретился пациент.
В связи с этим достаточно вероятна ситуация, что вакцины против нового коронавируса придется периодически обновлять и иммунизироваться ежегодно, как это сейчас происходит с тем же вирусом гриппа. Думаю, к осени мы накопим достаточное количество данных по эффективности существующих вакцин против новых штаммов. Потому еще раз говорю: на данный момент известных причин избегать вакцинации нет, если только нет прямых противопоказаний по состоянию здоровья.
Почему грипп мутирует
Многие считают, что грипп – это почти синоним тяжелой простуды. Часто при гриппе пациенты даже не посещают врача, переносят болезнь на ногах и никак не лечатся. Но эта вирусная инфекция далеко не так безобидна, как может показаться. Грипп утяжеляет течение хронических заболеваний легочной и сердечно-сосудистой системы.
Распространен грипп практически повсеместно и может поразить любого из нас. Примерно 60% детей и 40% взрослых, обратившихся в поликлинику с симптомами ОРЗ, болеют именно гриппом.
Особенности вирусных инфекций
Вирусы являются возбудителями множества заболеваний, причем поражают они не только человека, но и животных, растения, а некоторые – даже микробов. К вирусным инфекциям относятся такие смертельно опасные болезни, как бешенство, натуральная оспа, полиомиелит.
Формирование иммунитета
Что такое мутация вирусов
Итак, именно белковая оболочка вируса – это субстрат для образования специфических антител. Стоит структуре вирусных белков хоть немного поменяться – и выработанная защита организма уже не будет эффективна. Следовательно, даже в результате небольших изменений оболочки возбудителя болезнь может наступить снова.
Почему мутирует вирус гриппа, версия № 1
Исследуя возбудитель гриппа, ученые заметили, что при заражении клеток вирусом в итоге образуются не только его точные копии, но и частицы с измененной белковой структурой. Как известно, синтез белка происходит на основании последовательности фрагментов нуклеиновой кислоты вируса. Почему изменяются нуклеиновые кислоты? Откуда появляются в них новые фрагменты?
Результаты эксперимента буквально загнали исследователей в тупик. Они не могли ответить на эти вопросы, пока не исследовали вирусные инфекции представителей животного мира. Дело в том, что животные и птицы, например, киты и утки тоже подвержены воздействию вируса, похожего на возбудитель гриппа.
Это открытие привело ученых к предположению о том, что мутация вируса гриппа является результатом взаимодействия живых организмов и обмена вирусными частицами с разной структурой между собой.
Данная гипотеза имеет право на жизнь и поддерживается многими биологами. Но в то же время на ряд вопросов ученым еще только предстоит найти ответы. Например, как новые варианты вирусов, которые образуются в организме животного, могут быть заразны для людей? Ведь чаще всего возбудители болезней птиц и млекопитающих не способны вызвать заболевание у человека (очевидное исключение из этого правила – бешенство).
Кроме того, выведенные в лабораторных условиях гибриды человеческого и животного вирусов гриппа нежизнеспособны или крайне неактивны. Этот факт тоже ставит под сомнение правильность вышеизложенной догадки.
Версия № 2
Существует вид мутационной изменчивости вирусов, который носит название антигенного дрейфа. Изучая кровь пожилых людей, исследователи обнаружили в ней антитела к вирусам, уже не циркулирующим в природе, а также к тем частицам, которые выявлены еще не были.
Это явление объясняется постепенным накоплением небольших мутаций в структуре вируса за счет ошибок в процессе копирования генома. Когда точечных ошибок становится много, организм возбудитель воспринимается организмом как совершенно новый.
Как мутация вируса гриппа влияет на нашу жизнь
Существует немало вирусных заболеваний, переболев которыми, человек получает стойкий иммунитет. Многие из них смертельно опасны. Поэтому разработаны вакцины, формирующие устойчивую защиту организма. К ним относится, например, прививка против полиомиелита.
С гриппом ситуация гораздо сложнее. Новую вакцину приходится разрабатывать каждый год. Соответственно, прививаться тоже рекомендуется ежегодно. Ведь иммунитет выработается только к тому штамму вируса, который циркулирует на данный момент. Вакцина применяется обычно осенью. А уже к весне вирус может мутировать до неузнаваемости.
Именно поэтому человек в течение жизни может болеть гриппом много раз.
Почему же вирус гриппа настолько подвержен мутациям? Наверное, истина где-то посередине двух точек зрения. Науке предстоит совершить еще немало открытий до того, как одна из теорий станет единственно верной и экспериментально доказанной. Возможно, именно тогда человечество сможет разработать и применить такие меры профилактики и борьбы с вирусом, которые позволят навсегда забыть о том, что такое грипп.
Все представленные на сайте материалы предназначены исключительно для образовательных целей и не предназначены для медицинских консультаций, диагностики или лечения. Администрация сайта, редакторы и авторы статей не несут ответственности за любые последствия и убытки, которые могут возникнуть при использовании материалов сайта.
Мутации коронавируса в свете третьей волны пандемии инфекции COVID-19
6 мая
Неблагополучная эпидемиологическая обстановка в мире, резкое увеличение заболеваемости в станах Европы и Америки, наличие новых, мутировавших штаммов вируса SARS-CoV-2 свидетельствуют о возможных рисках начала 3-й волны пандемии и в Российской Федерации.
По данным на конец апреля 2021 года, общее количество зараженных вирусом SARS-CoV-2 в мире составляет более 142 млн. человек, число погибших – более 3 млн. Таким образом, количество случаев заражения за последние 2 недели – с 06.04.21 по 19.04.21 увеличилось на 10 млн. человек. В России на эту же дату общее число заболевших составляет более 4,5 млн. человек, погибших – более 105 тысяч человек.
Приведенные сведения убедительно свидетельствуют о 3-й волне пандемии, которая официально зафиксирована во многих странах мира. Данные обстоятельства связаны с формированием и широким распространением штаммов коронавируса SARS-CoV-2, подвергшимся генетическим мутациям.
Мутация представляет собой молекулярно-биологический процесс, когда в процессе вирусной репликации происходят «сбивки» на этапах транскрипции и трансляции, т.е. во время «перезаписи» генетического кода с РНК вируса на ДНК клетки хозяина. Такие ошибки в ДНК приводят к формированию измененных генов, кодирующих белки вируса, вследствие чего появляются такие новые вирусы-мутанты, с измененными свойствами собственных белков.
Главные мутации короновируса происходят в гене гликопротеинового S-белка. Так, мутация в S белке приводит к замене аспарагиновой аминокислоты (сокращенно D) на аминокислоту глицин (сокращенно G). Американские исследователи экспериментально показали, что давно обсуждаемая мутация D614G в гене S-белка коронавируса SARS-CoV-2 повышает его инфекционность, поэтому данный вариант вируса распространяется быстрее. Вирусный белок с такой мутацией также и более стабилен. Мутации в рецептор-связывающем домене (RBD-receptor binding domain), обладают более высоким сродством к рецептору ангиотензин-превращающего фермента 2 типа (АСЕ2) эпителиальных клеток человека, что позволяет коронавирусу увереннее в них проникать.
Основные мутационные линии вируса SARS-CoV-2:
3. «Бразильский» штамм коронавируса. Название: B.1.1.248. «Бразильский» штамм наиболее заразный на сегодняшний день. Он обладает устойчивостью к иммунитету, приобретенному после первой волны коронавируса. Итак, основная мутация коронавируса содержится в гене, кодирующем синтез S-белка («шипа», Spike). Данная мутация характерна и для двух других штаммов — «южноафриканского» и «бразильского». Эта мутация, изменяет форму «шипа» (S-белка), с помощью которого он эффективнее прикрепляется к рецептору ACE2. По данным авторов, «британский» штамм с указанной мутацией на 50-70% заразнее, чем классический вирус SARS-CoV-2.
7. Сибирский и Северо-западный штамм короновируса. Это вновь формируемые новые мутации на территории России. Пока данных об этих штаммах немного, но известно, что мутации также происходят в зоне гена, ответственного за S-белок.
По данным Роспотребнадзора на 16 апреля 2021 года в РФ идентифицированы 192 образца британского штамма, 21 – южноафриканского штамма.
Исследователи из Великобритании сообщили, что риск смерти у людей, зараженных «британским» штаммом B.1.1.7, выше, чем у зараженных другими штаммами, в среднем на 64%. Абсолютный риск смерти возрастает от 2,5 до 4,1 смертей на 1000 случаев заражения.
Ученые из Кейптауна и Йоханнесбурга (ЮАР) исследовали антитела у 89 человек, госпитализированных с COVID-19 в начале 2021 года. Авторы показали, что COVID-19, перенесенный во время первой волны, не дает защиты от некоторых новых вариантов вируса. Однако у людей, инфицированных «южноафриканским» штаммом SARS-CoV-2, есть нейтрализующие антитела против старых вариантов вируса, а также против «бразильского» штамма.
Ученые из США исследовали когорту беременных и кормящих матерей, получивших вакцину Pfizer/BioNTech или Moderna. Они показали, что уровни IgG, IgA и IgM к S-белку и рецептор-связывающему домену (RBD) увеличивались в крови женщин из обеих групп. Антитела, особенно IgG, передавались ребенку через плаценту и материнское молоко. Авторы показали, что материнские IgG могут преодолевать плацентарный барьер. IgG к S-белку и RBD-домену были обнаружены во всех десяти образцах пуповинной крови. Уровень антител к SARS-CoV-2 был значительно выше у вакцинированных женщин, чем у переболевших COVID-19 а концентрация IgG в крови матери увеличивалась после второй дозы вакцины.
Данный факт свидетельствует в пользу проведения вакцинации данного контингента.
Японские ученые, в частности Yoriyuki Konno с соавторами в работе 20 года показали, что белок, экспрессируемый с гена ORF3b нового коронавируса SARS-CoV-2 сильно подавляет синтез интерферонов I типа у пациентов с COVID-19./ При этом вирус чувствителен к интерферонам, что говорит об их потенциальной эффективности для терапии коронавирусной инфекции [13].
В этой связи, в клиническом плане представляется целесообразным в качестве мер активной противовирусной защиты обеспечить пациентам назначение препаратов рекомбинантного интерферона –α2b с антиоксидантами, как в довакцинный период, когда идет процесс образования вируснейтрализующих антител, так и в поздний поствакцинный период, когда титр антител после проведенной вакцинации начинает снижаться.
Биолог объяснил, чего добивается коронавирус: четыре мутации за два года
«Ученые еще не знают достаточно о вирусах, чтобы создать такое прекрасное произведение»
Сегодня весь мир напряженно следит за мутациями коронавируса. И часто информация не обнадеживает: вирус становится все заразнее, все чаще поражает молодых и, по некоторым данным, утяжеляет течение болезни. Что ждать от дальнейших мутаций? Какие эволюционные задачи ставит перед собой вирус? Почему в Индии заболеваемость резко пошла на спад, а в России стремительно растет? Что будет, если мы все уйдем жить в лес? На эти и многие другие вопросы читателей «МК» в ходе онлайн-конференции рассказал специалист в области молекулярной биологии, доктор биологических наук, профессор Сколтеха Константин СЕВЕРИНОВ.
Константин Северинов Фото: Кадр из видео
— В начале пандемии многие ученые предсказывали, что у вируса нет задачи убивать, поэтому он будет мутировать, повышая свою заразность, но снижая агрессивность. В итоге мы видим, что новые мутации типа Дельта не только передаются значительно легче, но и приводят к более тяжелому течению болезни. Почему?
— Сегодня некоторые эксперты озвучивают теорию, что растянутая во времени вакцинация лишь способствует еще большей мутации штаммов. Так ли это?
— Мне кажется, это типичный случай перекладывания с больной с головы на здоровую. Если провести массовую и быструю вакцинацию, вирусу не останется места, и не остается людей, которых он может заразить. В странах, где вакцинация неполная, вирус может заражать не вакцинированных, и при их заражении появляются новые варианты вируса, которые могут попадать в прослойку вакцинированных, но в большинстве случаев это не приводит ни к чему. Чаще вирусы мутируют в невакцинированных, при этом могут появляться штаммы, способные преодолевать иммунитет вакцинированных. И тогда происходит сдвоенный эволюционный процесс – вирус приобретает изменчивость на невакцинированных и оттачивает свои свойства на получивших прививку.
— Еще недавно Индия была в топе новостей – заболеваемость там росла колоссальными темпами. Сейчас, несмотря на низкие темпы вакцинации, она также резко падает. Почему так?
— Если посмотреть на инфекционные волны во всех странах, то всегда был резкий подъем, причем, часто, когда его никто не ждал, а потом ситуация приходила в условную норму. Наша страна была исключением – при нашей «норме» в 10 тысяч заболевших в день очень много. Но спад происходит по естественным причинам: при сильном развитии эпидемии люди начинают дистанцироваться и соблюдать противоэпидемические меры, часто сами того не сознавая, а государство идет на новые ограничения.
— Высказываются версии, что в Индии причиной мог быть массовый профилактический прием одного ветеринарного средства с недоказанной против коронавируса эффективностью. В социальных сетях России уже сформированы секты поклонников этого препарата…
— Даже не знаю, о чем речь. Лекарств с противовирусной эффективностью от коронавируса не существует. Но наверняка есть люди, которые верят в имбирь, чагу, лимон и другие странные вещи. Бывший президент США Трамп верил в волшебную силу отбеливателя хлорекса.
— Почему у нас такое странное отношение к коронавирусу. В метро собираться можно, а на улице на фестивале нельзя?
— Я не знаю. Было бы полезно, чтобы власти объясняли свои действия. Но если подумать, то можно понять, почему это так. Если ввести жесткие ограничения на проезд в метро, город встанет и люди прекратят работать. А большие фестивали, пусть и под открытым небом, которые создают скученность и способствуют распространению инфекции, при всем уважении, не обязательны для того, чтобы экономика работала.
— Почему некоторые люди болеют очень тяжело, а у кого-то находят антитела, хотя никаких симптомов заболевания не было?
— В начале пандемии были попытки определения генов, которые отвечают за тяжелое течение ковида, но с тех пор об этом ничего не слышно. Определены ди такие гены?
— Утверждения о том, что якобы есть генетические причины, которые влияют на тяжесть течения ковида, не имеют отношения к реальности. Однако некоторые люди способны быстро мобилизовать систему производства антител, что может помочь в борьбе с болезнью. Антитела у разных людей могут вырабатываться индивидуально.
— От чего зависит способность к выработке антител организмом?
— Например, сегодня есть понимание, что после применения действующих вакцин уровень антител повышается на какое-то время, а потом понижается. Но это не значит, что иммунитета нет Для подавляющего большинства неважно, есть антитела или нет – важно, чтобы вакцина предотвращала заболевание. Однако вопрос длительности защитного действия вакцин пока остается открытым. Четких научных данных на эту тему нет, и бессмысленно их требовать. Вакцины официально применятся 6-7 месяцев, и говорить, например, что они дадут иммунитет на два года, невозможно. Меряться антителами интересно, но бессмысленно.
— Тогда можно то же самое сказать и о переболевших? Длительность их иммунитета тоже неизвестна?
— Да. После заболевания уровень антител часто ниже, чем после вакцины. Однако четкой статистики в нашей стране по частоте повторных заболеваний на самом деле нет. Есть только ощущение, на уровне данных из реальной жизни. Но, несмотря на то, что многие пишут, что переболели дважды, на самом деле частота риска повторно заболеть невысока. И в группе риска, прежде всего, непривитые и люди, которые еще не болели.
— В мире мутации гриппа появляются раз в 5-10 лет, а коронавирус за 2 года выдал 4 разных варианта. Почему?
— Новые версии гриппа возникают каждый год, и именно поэтому каждый год модифицируется вакцина. Но коронавирус в целом мутирует меньше, чем вирус гриппа. Тем не менее в условиях пандемии, когда он стремительно распространяется по популяции, идет естественный процесс отбора новых приспособленных, более заразных вариантов, поэтому возникают альфы, беты, гаммы и пр. И это не заговор, а естественный процесс.
— В Индии была большая смертность. Есть ли зависимость уязвимости к коронавирусу от национальности?
— Нет никакой зависимости от национальности или генетики. И в Индии далеко не самая высокая смертность. Даже во времена «лучшие» там умирало 4 тысяч человек в день на полмиллиона зараженных, это меньше 1 процента. Для сравнения: в России, если принять на веру официальные данные, смертность 2-3%, иногда больше, 3,5%.
— Вирус имеет системное действие, но с точки зрения конкретного человека не ясно, где именно произойдет тяжелое поражение. Чаще оно происходит в легких, но может поразить и сосуды, и сердце, и печень. Поэтом важно предотвратить тяжелое заболевание, то есть, использовать все средства защиты от заражения.
— Правда ли, что детям этот вирус совершенно не страшен?
По имеющейся статистике, дети болеют легче. Считается, что у них меньше рецепторов, с которыми вирус связывается, как ключ с замком. Исходно тяжелее всего болели пожилые. Но, хотя дети болеют тяжело крайне редко, они являются разносчиками болезни.
— Если я уеду в лес на два-три года, есть шанс, что я не заболею?
— Мы с женой спим нос к носу, много находимся вместе. У нее антитела 120+, а у меня 0. Такое возможно?
— Если такое произошло, это может означать все, что угодно Ваша жена могла переболеть бессимптомно, а вы не заразились. У жены могут быть антитела не к SarsCov2, а к родственным вирусам. Может, она даже вакцинировалась втайне от вас.
— Какова вероятность того, что вирус и его мутации рукотворны?
Также возможно, что вирус возник естественным путем эволюции, которая способна на все, что угодно.
— В чем, на ваш взгляд, секрет успеха Китая в борьбе с пандемией?
— Там очень много вакцинируются, но это явно не причина. Эпидемия пошла там на спад очень быстро. Хотя мы вообще точно не знаем, что там сейчас. Возможно, драконовские меры, которые нам и не снились, сработали.