Изучены возможные варианты эволюции коронавируса: перспективы безрадостные

Сложно забыть о том, что появившийся в 2019 году коронавирус SARS-CoV-2 стал причиной миллионов смертей и всплеска заболеваемости во всем мире. И сегодня он обрел статус едва ли не самого изученного вируса: в ходе пандемии было получено беспрецедентное количество геномных данных по этому патогену, что позволило не только искать способы борьбы с ним, но и понять его биологию. Каждый новый геновариант «короны» изучался и продолжает изучаться под микроскопом; названия штаммов знакомы практически каждому школьнику в мире. При этом, если изначально почти все были уверены в том, что с накоплением мутаций вирус будет становиться хоть и более заразным, но все же менее злобным, по факту мы этого не наблюдаем. Новые линии SARS-CoV-2 подкидывают нам все новые сюрпризы, стремительно учась обходить любые виды иммунитета, проще проникать в клетки организма — и по-прежнему вызывать в нем серьезные разрушения.

«Отслеживание эволюции этого патогена в реальном времени дает надежду на понимание процессов, порождающих это разнообразие, потенциальное предсказание возможных будущих эволюционных траекторий вируса, а также открывает возможности для профилактики и лечения. Чтобы облегчить реализацию этих возможностей, необходимо критически проанализировать основные факторы эволюции SARS-CoV-2 и объяснить процессы, порождающие разнообразие и новизну вируса», — пишут авторы новой работы в Nature.

В своем обзоре ученые рассмотрели механизмы, порождающие генетическую изменчивость в SARS-CoV-2. Попытались понять, почему вирус эволюционировал в сторону более высокой трансмиссивности и, в некоторых случаях, более высокой тяжести течения. Ученые изучили, как возникают новые линии, почему появляются проблемные варианты вируса (VOC), которые могут вызывать хроническую инфекцию, какую роль в эволюции SARS-CoV-2 играют братья наши меньшие.

И, проанализировав полученные данные, они разработали сценарии возможных будущих эволюционных траекторий SARS-CoV-2.

От «Альфы» до «Омикрона»

Напомним, как эволюционировал вирус, упавший на наши головы в конце 2019 года. Сначала был уханьский штамм, который никто так толком и не назвал. Но в конце декабря 2020 года была выявлена новая линия SARS-CoV-2, которую ВОЗ обозначила как вызывающую беспокойство (VOC) — «Альфа».

А потом понеслось. В последующие недели Южная Африка и Бразилия сообщили о двух дополнительных быстро растущих линиях — «Бета» и «Гамма». Линия «Дельта», признанная VOC в мае 2021 года, быстро вытеснила предыдущие и привела к резкому всплеску заболеваемости по всему миру.

В ноябре 2021 года «Омикрон» положил начало новым глобальным волнам инфекции. Хотя все эти VOC возникли в разных частях мира, они имели общие наборы мутаций. И каждый новый вариант имел преимущество в росте по сравнению с вариантами-предшественниками.

…Механизмы эволюционного происхождения VOC до сих пор являются предметом дискуссий. Для объяснения их появления было выдвинуто несколько гипотез: устойчивая скрытая циркуляция SARS-CoV-2 среди людей в районах со слабым геномным надзором; зоонозная циркуляция SARS-CoV-2 в резервуарах животных; хронические инфекции SARS-CoV-2 у людей с ослабленным иммунитетом.

Если говорить о первой гипотезе, то геномный надзор в мире велся крайне неравномерно: во многих странах с низким и средним уровнем дохода секвенирование было проведено менее чем в 0,5% случаев. Такая крайняя неполная выборка приводит к тому, что некоторые вирусные линии циркулируют так и не обнаруженными, что дает возможность для долгосрочной скрытой вирусной эволюции.

Если говорить о возможной циркуляции и мутации вирусов в организме животных, то на сегодня известно лишь три возможных претендента, эффективно передающих SARS-CoV-2: сирийские хомяки, норки и белохвостые олени. Но. У сирийского хомяка не было обнаружено никаких специфических вирусных генетических адаптаций. Мутации в SARS-CoV-2, обнаруженные у норки и белохвостого оленя, являются специфическими для животных-хозяев. И хотя генетические последовательности SARS-CoV-2 у норок в Нидерландах и белохвостых оленей в Канаде говорят об ускоренной эволюции и потенциальной возможности передачи вируса от животных к человеку, комбинация мутаций в этих вирусах сильно отличается от тех, что обнаружены в вирусах у человека, что позволяет предположить иной путь эволюции. «В настоящее время не существует убедительных аргументов, подтверждающих происхождение опасных вариантов коронавируса в резервуарах животных», — делают вывод ученые, но все же предлагают держать эти резервуары на карандаше.

Ну и, наконец, третья гипотеза: мутации в результате длительного носительства SARS-CoV-2 у людей с ослабленным иммунитетом (онкобольных, проходящих иммуносупрессивную терапию, ВИЧ-инфицированных и пр.). У таких людей из-за неполноценной иммунной системы вирус может оставаться долгое время в организме, что приводит к его длительной персистенции (то есть постоянному размножению). Выдвинута гипотеза, что в ходе такой персистенции вирус может мутировать — таким образом возникают новые линии. Считается также, что отбор новых геновариантов вируса у хронически инфицированных людей происходит под воздействием лечения (плазмой, моноклональными антителами). Зафиксированы факты прямой передачи мутаций от пациентов, которые хронически инфицированы. «Места с высоким уровнем использования моноклональных антител могли создать среду, порождающую вирусное разнообразие, которое может быстро передаваться между людьми», — говорится в обзоре.

…И все же полной ясности в этом вопросе нет. Нет понимания четкой схемы эволюции SARS-CoV-2 при всех хронических инфекциях, а также того, насколько распространено появление вариантов, усиливающих передачу вируса при этих инфекциях. Также неясно, какие формы иммуносупрессии связаны с хронической инфекцией, не определена их распространенность в популяции. Но исследователи полагают, что некоторые линии SARS-CoV-2 возникли именно таким путем.

Его грядущее иль пусто, иль темно

До конца 2021 года ученые надеялись, что коронавирус дает переболевшим и иммунизированным сильный иммунитет. Однако последующее появление новых вариантов, которые обходят любые виды защиты заставило отмести этот сценарий. Так, «Омикрон» смог вытеснить «Дельту», потому что легко обходил тот иммунитет, который она давала переболевшим; а появившиеся разные подварианты Омикрона и вовсе научились преодолеть иммунитет друг друга.

Поэтому сегодня ученые легко представляют себе сценарии будущего, в которых две или более линий вируса циркулируют совместно, или, когда одна из них приводит другие к вымиранию. «Такое взаимодействие может иметь глубокие последствия для здоровья населения, потому что не исключает новые масштабные волны инфекции», — считают ученые.

Авторы работы прогнозируют, что при дальнейшем циркулировании вариантов семейства «Омикрон» иммунитет, вызванный комбинацией вакцинации и предшествующей инфекции, защитит от тяжелого заболевания при повторном заражении. При этом они прогнозируют вспышки новых волн инфекции каждые 4 месяца циркуляции вируса. И при условии, что коэффициент смертности от SARS-CoV-2 у людей с предшествующим иммунитетом аналогичен коэффициенту смертности от сезонного гриппа, можно ожидать, что ежегодное бремя гриппа будет в два-три раза больше. С оговоркой, что данный прогноз не учитывает пациентов с постковидом.

Ожидается, что когда-нибудь «корона» станет сезонным вирусом. Хотя в последнее время биологи в этом все чаще сомневаются. К тому же летние вспышки 2022 года, вызванные линиями, происходящими от «Омикрона», указывают на то, что регулярный сезонный характер может наступить не скоро.

Но есть и альтернатива описанным оптимистическим сценариям: появится новый вариант с совершенно иным набором мутаций и свойств, что позволит вирусу обойти иммунитет, созданный предыдущей инфекцией или вакцинами. Это может произойти в результате ускоренной эволюции вируса во время длительной персистенции у людей с ослабленным иммунитетом. При этом предсказать вирулентность новых штаммов сложно: вполне возможно, что появятся варианты, вызывающие тяжелые заболевания у большего числа людей, чем «Омикрон».

Неожиданные, но значительные изменения в генетической структуре вируса и в его свойствах тоже не исключаются. Больше всего в этом плане исследователи опасаются рекомбинаций — когда разные штаммы с неприятными свойствами порождают один, который все эти свойства «наследует». Такие примеры уже известны.

Маловероятны, но, увы, возможны и совсем печальные сценарии: что SARS-CoV-2 возьмет и скрестится вообще с другим вирусом. Тогда, считают авторы работы, ситуация изменится радикально, что в переводе означает, что нам всем крышка. Вирус может поменять форму передачи, течение заболевания или научиться полностью разрушать защиту от тяжелых заболеваний и смерти.

Поскольку полного искоренения SARS-CoV-2 нам уже не светит, он должен стать эндемичным (постоянно присутствующим), но процесс его превращения в «тихого соседа» может растянуться на десятилетия. «Эндемический SARS-CoV-2 отнюдь не является синонимом безопасных инфекций, мягкого COVID-19 или низкого бремени смертности и заболеваемости населения», — предупреждают авторы работы. И признают, что будущая эволюционная траектория вируса всегда будет оставаться неизвестной во многих важнейших деталях.

Эксперт Национальной медицинской ассоциации по развитию экспертной деятельности в сфере лабораторной диагностики «МедЛабЭксперт» Александр Соловьев комментирует, что нам стоит подготовиться к длительному и непоследовательному переходу от пандемии к будущему эндемичному состоянию: «Нужно быть готовыми к негативному сценарию — появлению нового варианта вируса с совершенно другим «созвездием мутаций» и с измененными клиническими проявлениями инфекции. Непредсказуемость эволюции вирулентности может означать, что новые варианты вируса будут вызывать тяжелые формы заболевания у большого количества людей».

Ученым только предстоит понять, как вычислять появление новых VOC или хотя бы понимать, когда готовиться к их приходу. Они надеются, что научатся предугадывать возможные мутации загодя, чтобы быть предупрежденными и успеть вооружаться. И первые шаги к этому сделаны.

Источник: mk.ru