Читать книгу Коронавирус: всё что нужно знать - Александр Иванович Бубнов - Страница 10

Прежде, чем говорить о мутациях вируса, следует понять, что же такое мутация и каков её механизм.

Итак, при репликации вирусного генома часто случаются ошибки, обычно это точечные мутации – замены, перестановки букв генетического кода, удаления. Особенно это характерно для РНК-вирусов, к которым относится и SARS-CoV-2. Для исправления ошибок есть специальные ферменты, но они не всегда успешно срабатывают, так что вирусы постепенно эволюционируют.

Поскольку защитная система организма распознает в белке-шипе чужака и вырабатывает особые белки-антитела, нейтрализующие инфекцию, то изменения белка-шипа (или же мутации) могут приводить к ускользанию коронавируса от тестов, сформированного иммунитета и некоторых вакцин.

Поэтому исследователи с самого начала эпидемии выборочно секвенировали геном возбудителя, чтобы следить за его эволюцией. Результаты со всего мира загружают в базу GISAID. Сейчас там уже более полумиллиарда образцов.

С начала вспышки болезни в Китае до марта 2020 года, на основе анализа 103 публично доступных геномов SARS-CoV-2 было обнаружено не менее 149 изменений. Как показало исследование, коронавирус выделился в два подтипа (клайда): наиболее часто встречающийся L (70 %) и S (30 %).

Подтип L чаще встречался на ранних этапах вспышки в Ухане, однако к началу января 2020 года его частота снизилась. Человеческое вмешательство оказало сильное селективное давление на этот подтип, который может быть более агрессивен и распространяется быстрее.

С другой стороны, сравнительная распространённость подтипа S, который эволюционно старее и менее агрессивен, вероятно, возросла в силу более слабого селективного давления.

Чуть позже был выделен подтип или клайд О.

Первоначальное разделение вирусов SARS-CoV-2 на клайды базировалось на минорных мутациях в структуре генома, которые не имели значения для практического здравоохранения, поскольку не изменяли биологические свойства вируса (вирулентность, контагиозность, чувствительность к противовирусным препаратам).

В дальнейшем, циркулирующие штаммы SARS-CoV-2 также продолжали накапливать отдельные точечные мутации в геноме, которые привели к выделению следующих двух подтипов: клайда V в середине января 2020 года (с мутациями в белках NSP6 и ORF3) и клайда G с характерной мутацией D614G. Данный клайд также разделился впоследствии (примерно с февраля 2020 года) на два подклайда GR и GH, самые распространенные в мире. Большинство выделенных в России вирусов также относятся к клайду G (GR и GH).

D614G расшифровывается как замена в молекуле белка 614-й по счету аминокислоты аспартата (обозначается буквой D) на глицин (G). Именно благодаря этой мутации вариант быстро распространился по всему миру. Но на опасность вируса она не повлияла. В настоящее время известно около 50 цепочек вируса мутации D614G.

Молекулярные биологи из Нью-Йоркского геномного центра и Нью-Йоркского университета заявили:

«Широко распространенная мутация D614G значительно ускоряет передачу вируса между самыми разными типами человеческих клеток, включая клетки из легких, печени и кишечника. Одной из причин повышенной заразности вируса может быть то, что эта мутация делает SARS-CoV-2 более стойким к человеческим ферментам».

Известный в Германии вирусолог Александер Кекуле высказал мнение, что по всему миру распространилась «итальянская мутация» коронавируса SARS-CoV-2 (99,5% всех случаев заражения). Произошло «генетическое изменение» вируса, который стал «заразнее, чем изначальный уханьский вариант» из Китая.

В конце 2020 года, по мере распространения коронавируса по миру, обнаружились и другие мутации:

– VOC-20212/01, найден в Великобритании.

– Cluster 5, найден в Дании (результатом обнаружения стал карантин и умерщвление норок);

– 501.V2.Variant, найден в Южной Африке.

Что касается «британского» штамма B.1.1.7, то он был зафиксирован осенью 2020 года. Произошло это в английском графстве Кент, отсюда и название – кентский, британский. Подскочила заболеваемость, многие страны прекратили сообщение с Соединенным Королевством. Эксперты признали, что этот вариант возбудителя более заразен. Ему присвоили код – VUI-202012/01: он включает аббревиатуру термина Variant Under Investigation (вариант на рассмотрении), а дальше по порядку – год, месяц и номер. Уже в середине января 2021-го на брифинге в Агентстве здравоохранения Великобритании заявили, что новый вариант доминирует в стране и, по предварительным оценкам, он более опасен. Код изменили на VOC-202012/01, где VOC – Variant of Concern (вариант, вызывающий тревогу). VOC-202012/01 произошел от D614G и уже сформировал собственную линию – B.1.1.7. Всего в нем 14 мутаций, из которых значимы три – и все в белке-шипе.

Белок-шип (S-белок) очень большой, это цепь из 1273 пептидов, скрученная и перевитая. Его головная часть служит, фигурально выражаясь, отмычкой от замка в клетку человека. За изменениями этой отмычки ученые наблюдают особенно тщательно, поэтому их сразу насторожила мутация N501Y. Всего лишь замена одной аминокислоты на другую – но вирус стал более заразным.

Еще одна мутация – P681H – обнаружена в том месте, где расщепляется белок. Само по себе это расщепление – новация SARS-CoV-2. Считают, что она делает патоген более вирулентным. К чему приведет ее изменение, еще предстоит выяснить.

Третье значимое изменение – делеция 69-70, удаление шести оснований в гене, кодирующем аминокислоты 69 и 70. Как выяснилось, это сбивает с толку некоторые ПЦР-тесты, в частности системы TaqPath фирмы ThermoFisher Scientific – их широко используют в Великобритании. Они дают положительный результат, если в образце обнаружены сразу три следа возбудителя – из белка-шипа, нуклеокапсидного белка (внутренняя оболочка вируса) и неструктурных белков. Делеция 69-70 приходится как раз на тот участок, который анализирует тест, поэтому результат получается ложноотрицательным.

Однако этот «прокол» тест-систем британцы обернули в свою пользу. Поскольку в 99,6 процента случаев ложноотрицательный результат совпадает с делецией 69-70, а она, в свою очередь, служит маркером VOC-202012/01, то по числу тестов можно буквально в реальном времени следить за распространением нового варианта возбудителя. Сейчас он доминирует в Великобритании и быстро идет по миру.

Отслеживая контакты зараженных этой версией коронавируса, ученые выяснили: скорость распространения у нее на 25-40 процентов выше, чем обычно. И риск смерти больше в 1,65 раза.

Мутации в спайк-белке. Синие – найдены более ста раз, серые – менее ста раз, розовые – в сайтах гликозилирования, желтые – мутации на участке, цепляющемся за мембрану клетки. Зеленая спираль – человеческий рецептор ACE2.

Что касается мутации, зафиксированной в Дании, то всего было выявлено пять кластеров норковых вариантов SARS-CoV-2. Датский государственный институт сывороток (SSI) определил их как кластеры 1-5. В кластере 5, также называемом SSI как ΔFVI ‑ spike , было подтверждено несколько различных мутаций в спайковом белке вируса. Специфические мутации включают 69-70deltaHV (делеция остатков гистидина и валина в 69-м и 70-м положениях в белке), Y453F (изменение тирозина на фенилаланин в положении 453, внутри рецептор-связывающего домена спайкового белка), I692V (изолейцин на валин в положении 692), M1229I ( метионин на изолейцин в положении 1229) и неконсервативная замена S1147L. Связанные с норкой мутации, которые частично напоминают мутации, обнаруженные в Дании, хотя и являются частью отдельной геномной группы, известны в Нидерландах.