Обнаружен четвертый штамм SARS-CoV-2. Коронавирус становится опаснее?
Что такое мутация
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.
В геноме возбудителя COVID-19 зашита информация о белках, отвечающих за репликацию и воздействие на клетки организма-хозяина, а также формирующих вирусную частицу, включая — поверхностный белок-шип. С его помощью вирус цепляется к клетке и проникает внутрь.
Защитная система организма распознает в белке-шипе чужака и вырабатывает особые белки-антитела, нейтрализующие инфекцию. По этой причине многие виды вакцин — векторные, мРНКовые, субъединичные — тренируют иммунитет, имитируя белок-шип. На него настроены и ПЦР-тесты для обнаружения возбудителя.
Изменения белка-шипа 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.
Первая мутация коронавируса, которая привлекла большое внимание, возникла в начале пандемии в Китае. Это D614G, что расшифровывается как замена в молекуле белка 614-й по счету аминокислоты аспартата (обозначается буквой D) на глицин (G). Предполагали, что именно благодаря этой мутации вариант быстро распространился по всему миру. Но на опасность вируса она не повлияла.
Британский вариант B.1.1.7
Осенью прошлого года ученые зафиксировали возникновение нового мутанта. 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, уточняют эксперты из группы по отслеживанию новых вирусных угроз NERVTAG. Впрочем, оценки предварительные, по мере накопления данных их пересмотрят.
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
Freunde von GISAID e.V.
Новый мутант из ЮАР
Большинство вариантов коронавируса возникает точечно и быстро вымирает, лишь немногие формируют линии, способные находить новые жертвы. Долгое время ученые не могли сказать, имеет ли какая-то из мутаций эволюционное преимущество, закрепится ли в популяции или исчезнет. Теперь ситуация иная. В ЮАР обнаружили вариант, который содержит три значимые мутации в белке-шипе. Одна из них аналогична британскому N501Y. Вторая — E484K — также расположена в "отмычке". Как показали лабораторные эксперименты, этот мутант легче ускользает от действия нейтрализующих антител плазмы переболевших.
РИА Новости
Сейчас южноафриканскую версию — B.1.351 — встречают более чем в двух десятках стран. А точечную мутацию E484K регистрируют в разных вариантах и многих регионах. Вероятно, возбудитель меняется, приспосабливается к растущему коллективному иммунитету.
Довольно живучий — мутант P.1, выделенный в конце прошлого года в Японии у путешественников из Бразилии. У него 17 мутаций, включая три в белке-шипе: K417T, E484K, N501Y. В городе Манаус, где наблюдалась большая вспышка, его нашли в почти половине тестов. Это указывает на повышенную заразность. В январе бразильский вариант обнаружили в США.
На днях пришла новость об еще одном варианте коронавируса, выявленном в Южной Калифорнии — самом густонаселенном штате США. Его обозначают как 20C/S:452R. Нужно изучить, насколько быстро он распространяется, предупреждают авторы заметки в "Журнале Американской медицинской ассоциации", среди которых эпидемиолог Энтони Фаучи из Центра исследования вакцин. Кроме того, в калифорнийской версии есть мутация L452R в белке-шипе, сообщают эксперты, и это может помешать лечению ковида некоторыми моноклональными антителами.
В чем опасность новых мутантов
О том, что некоторые мутации не случайны, а появились в результате направленного отбора, пишут российские ученые. В январе они опубликовали результаты расшифровки генома коронавируса, выделенного у женщины, болевшей COVID-19 четыре месяца. Из-за онкологии у нее был понижен иммунитет.
За это время вирус эволюционировал в организме и приобрел две важные мутации в белке-шипе: Y453F и делецию 69-70HV. Раньше такую комбинацию находили у зверьков на норочьих фермах. Уже известно, что она усиливает способность вируса к репликации и ускользанию от защитных и некоторых терапевтических антител. Есть вероятность, что такой вариант возбудителя попадет из больного или норочьего организма в общую популяцию.