Как китайские ученые секвенировали геном вируса, вызывающего covid-19

Проникновение в клетку и жизненный цикл вируса

Для проникновения в клетки SARS-CoV-2 использует отростки своей короны. Они связываются с белками клеточной мембраны, используя их в качестве точки входа. Затем клетка сама поглощает вирус, образуя вокруг него небольшой пузырек.

После проникновения в цитоплазму вирус принуждает клеточные структуры синтезировать собственные белки, из которых затем образуются новые частицы. Полученные копии SARS-CoV-2 выходят наружу и заражают следующие клетки.

На самом деле, это очень упрощенная модель процессов. После заражения вирусом клетка приостанавливает синтез любых белков, включает программу самоликвидации и дает организму химический сигнал об опасности. В ответ включается сложная многоуровневая система обороны: окружающие клетки начинают защищаться от своей «заразной» соседки, ее яростно атакует иммунная система.

Если защитные механизмы включаются вовремя, то заражение, как правило, заканчивается лишь небольшой простудой или вообще проходит для человека незаметно.

К сожалению, у вирусов также имеется большой набор «лайфхаков», который позволяет им успешно выживать и размножаться. Например, они научились выключать программу самоуничтожения клеток и всячески мешают клеткам подавать «сигналы тревоги». Коронавирусы научились делать это особенно мастерски.

Патогенез

«Вирус — как кот Шредингера, одновременно и живой, и неживой»

— В приказе департамента здравоохранения Москвы говорится, что пациенту с новой коронавирусной инфекцией, который находится на дому, при легкой стадии заболевания следует принимать лопинавир и ритонавир, которые применяются в терапии ВИЧ. Есть связь между COVID-2019 и ВИЧ?

— Нет доказательной базы, что этот препарат эффективен для лечения нынешней коронавирусной инфекции. Просто ВИЧ — тоже РНК-содержащий вирус. Есть предположение, что если использовать препараты, действующие на вирусную РНК-полимеразу, то, может быть, произойдет подавление и нового коронавируса. Но пока это только предположения.

За рубежом рекомендована комбинация двух препаратов, но там речь идет о препарате от малярии (гидроксихлорохин) и антибиотике. До сих пор нет препарата, который действовал бы на сам COVID-2019. Все лечение чисто симптоматическое. И такая американская комбинация препаратов против малярии плюс антибиотик направлена на снижение воспалительной реакции в легких. Из-за воспалительных процессов происходит рост патогенной микрофлоры, что вызывает воспаление легких и сепсис. И эти препараты действуют не на сам вирус, а лишь снижают воспалительные процессы, оказывают иммуномодулирующее действие, что позволяет организму бороться с вирусом. Но это не специфическая терапия.

— Известный украинский педиатр Евгений Комаровский, который на своем youtube-канале активно разъясняет населению особенности COVID-2019, называет все противовирусные препараты фуфломицинами.

— На мой взгляд, фуфломицины — это гомеопатические препараты, в которых заявлены сверхмалые концентрации действующих веществ. Несмотря на то что они есть в списке лекарств, утвержденных Минздравом России, я считаю, что у них нет доказательной базы об эффективности лечения. Нигде в мире о таких препаратах даже не знают. Как они попали в список, думаю, в будущем должны разобраться компетентные органы.

— Если говорить о природе вируса, на ваш взгляд, вирус — это живое, неживое или какое-то переходное состояние?

— Вне клетки хозяина вирус жить не может. По сути, это внутриклеточный паразит. А живой он или не живой — это понятие философское. Вирусы, действительно, могут воспроизводить сами себя. И это часть живого. Но они не могут жить без другой жизни. Это как кот Шредингера — одновременно и живой, и неживой. Но по сути своей вирус — больше живой, чем неживой. На поверхности вирус не живет, не размножается, а просто существует, он просто застывает во времени, в это время в нем не происходит никаких биохимических процессов. Но если вирус перенести на другую планету, искру жизни там не зародить.

Будут ли эффективны вакцины, если вирус мутирует?

Известно, что коронавирус мутирует медленнее, чем вирус гриппа: по разным оценкам, в два раза медленнее или на треть. В связи с этим вакцина от коронавируса «вероятно, будет стабильной и эффективной дольше, чем вакцина против гриппа», – говорит в беседе с HuffPost почётный доцент и клинический вирусолог университета Лестера Джулиан Танг.

При этом пока неизвестно, как долго будет сохраняться приобретённый с помощью вакцины иммунитет, даже если она будет работать как следует, напоминает учёный. Эффективность вакцины может зависеть и от индивидуальных особенностей организма, так же, как и у вакцины против гриппа, говорит Танг.

Пока что учёные считают, что вакцины, разрабатываемые во всём мире для борьбы с первыми штаммами нового коронавируса, будут столь же эффективны и в отношении новых мутаций. Исследование австралийских и американских учёных, которое проводили с помощью компьютерного моделирования и опытов на хорьках, 8 октября опубликовал научный журнал NPJ Vaccines. Животным вводили потенциальную вакцину INO-4800, разработанную американской компанией Inovio Pharmaceuticals.

Большинство вакцин, разрабатываемых во всём мире, были смоделированы на основе исходного D-штамма вируса, который был более распространён среди последовательностей, опубликованных в начале пандемии, пояснили учёные.

С тех пор вирус мутировал в штамм G, вариации которого сейчас являются доминирующими по всему миру. У исследователей были опасения, что эта мутация негативно отразится на эффективности разрабатываемых вакцин.

Пока учёные склоняются к тому, что кандидаты на вакцину будут эффективны для любых штаммов коронавируса / Фото AFK Sistema

«Несмотря на мутацию D614G в шиповидном белке, мы подтвердили экспериментами и моделированием, что вакцины-кандидаты по-прежнему эффективны», – заявил один из авторов исследования, профессор Йоркского университета Сешадри Васан.

По словам учёного, обнаружилось, что наиболее часто встречающийся штамм G вряд ли потребует частого подбора новых вакцин, в отличие от гриппа, вакцину от циркулирующих штаммов которого разрабатывают каждый год.

Так как отличия штаммов, циркулирующих в России, минимальны они, скорее всего, не оказывают значительного влияния на структуру вирусных белков, говорит Любовь Козловская из центра имени Чумакова. Это, по её словам, делает возможным создание и применение вакцины от Covid-19, которую не придётся переделывать каждый год.

Не стоит забывать, что ни одна из разработок вакцин в мире пока не прошла третью фазу клинических исследований, в которых делается вывод о её эффективности.

В России эту стадию сейчас проходит вакцина центра имени Гамалеи «Спутник V». Две другие российские вакцины лишь готовятся к прохождению этой стадии.

Только после этих исследований, в которых примут участие десятки тысяч человек, можно будет делать выводы по поводу стойкости сформированного вакцинами иммунитета к коронавирусу.

В Китае нашли мишень коронавируса и вспомнили про стволовые клетки

Исследователи из Четвертого военного медицинского университета в Сиане, возглавляемые Кэ Ваном, заметили, что коронавирус соединяется не просто с клеткой, к белку CD147 на ее поверхности. Блокировка этого белка позволила ученым остановить вирус в пробирке с клетками. Начали клинические испытания лекарства-блокировщика, на bioRxiv.

Это не станет панацеей, а лишь облегчит лечение, так как у нового коронавируса есть еще одна мишень = клеточный белок ACE2. Ученые предполагают, что мишеней может быть четыре.

Две группы китайский врачей попытались лечить коронавирус мезенхимальными стволовыми клетками. Отметили, что воспаление снизилось, но не смогли разобраться, как стволовые клетки лечат ткани. Об исследованиях рассказали в на китайском портале препринтов ChinaXiv.

Первой группой врачей руководил Минь Ху из Пекинского университета. Взяли стволовые клетки из пуповины 65-летней китаянки, которой не помогало лечение, с перерывом в три дня трижды ввели пуповинные стволовые клетки. В течение 12 дней женщине стало лучше: количество лейкоцитов (еще один вид клеток иммунитета) стало нормальным, как и многие другие показатели. Компьютерная томография показала, что воспаление в легких исчезло.

Второй группой руководил Роберт Чуньхуа Чжао из Университета Шанхая. Семи пациентам, которым лечение не помогло, однократно ввели стволовые клетки из университетского биобанка. Среди больных один был в критическом состоянии, четверо — в тяжелом, а у двоих болезнь протекала стандартно.

Температура и дыхание вернулись в ному через два — четыре дня. Побочных эффектов не увидели. При этом на трех контрольных пациентах испытали плацебо, к концу исследования один был в стабильном состоянии, другого мучила дыхательная недостаточность, а третий умер.

Стволовые клетки из-за рисков все же опасно использовать, а процедура стоит дорого. По этой причине ищут другое лечение.

«Думаю, что итальянского сценария у нас не будет»

— Как ваша жизнь изменилась в связи с появлением нового коронавируса, кроме того, что ваша работа сейчас сфокусирована на этой теме?

— Я начал больше внимания уделять личной гигиене. Вирус передается через слизистые оболочки, и я начал ловить себя на мысли, что меньше стал дотрагиваться до глаз, рта, носа немытыми руками. Люди стали более социально ответственными и не приходят на работу в болезненном состоянии. Раньше чуть ли не пинками приходилось отправлять людей домой, если они приходили сопливые. Люди считают, что работа важнее всего, и не задумываются, что они могут заразить других на работе, тем самым подвергая опасности многих людей. Сейчас они стали к этому относиться гораздо серьезнее. Если у людей будет привычка не ходить на работу с симптомами, то даже при сезонных ОРВИ количество заболевших резко снизится.

Стараемся не здороваться за руку, но иногда привычка берет свое. Пока люди от этого испытывают дискомфорт и неловко шутят при встречах. Думаю, постепенно все начнут приветствовать друг друга кивком или вербально.

— В телеобращении президент России объявил в стране недельные каникулы. Вашу лабораторию это, видимо, не затронет?

— У нас идет производственный процесс. Мы не можем просто взять и все остановить. Это приведет к большим убыткам. У нас долгосрочные эксперименты, если их прервать, все пойдет насмарку. Плюс есть проект по коронавирусу. Ну как мы можем его остановить? Значит, потенциально мы не разработаем вакцину.

Но максимальное количество людей мы попросим оставаться дома, работать над статьями, отчетами, заявками на гранты и приходить на работу только по острой производственной необходимости. Мы и дальше сократим количество сотрудников. Большую часть времени они могут работать из дома по удаленке.

— Все ждут, что с приходом тепла вирус ослабеет. У вас какие ожидания в этой связи?

— Проблему решат только карантин, личная гигиена и тестирования. Думаю, что итальянского сценария у нас не будет. Меры, принимаемые правительством, очень жесткие. Экономика, конечно, при этом пострадает. Зато мы не попадем в такую же ситуацию, как в Италии и США.

Кристина Иванова, фото Максима Платонова

ОбществоМедицина Татарстан Казанский Приволжский Федеральный УниверситетРизванов Альберт Анатольевич

Вирусный конструктор

Попытку разобраться с «вирусным конструктором» предприняли индийские ученые, которые выложили в препринт (научный архив, куда выкладывают статьи перед публикацией) свои выводы о шести фрагментах ВИЧ, якобы найденных внутри нуклеотидной последовательности 2019-nCoV. Однако спустя некоторое время эта статья была отозвана, а препринт — удален. В научных блогах говорят, что материал был выполнен очень небрежно, а его выводы не соответствуют действительности.

М3

Коронавирус

Фото: REUTERS/MAM/CDC/Alissa Eckert, MS; Dan Higgins

«Известия» обратились к ведущим вирусологам страны с вопросом, мог ли коронавирус быть гипотетически избран в качестве некоего биологического оружия — ведь существует множество вирусов и бактерий, обладающих более высокой способностью к заражению.

— Коронавирус вполне может быть избран в качестве объекта для создания идеальной конструкции для заражения, — объяснил российский специалист по генетике вирусов, также пожелавший остаться неизвестным. — Вирус респираторный, то есть эффективно распространяется (эффективнее только вирус кори). В его геноме большое количество генов, что удобно. Он очень неприятен особой комбинацией: патоген респираторный и бессимптомный на первых этапах. У него оттянутый инкубационный период. Это самая опасная комбинация, которая может быть.

Как объяснил специалист, коронавирус берет под контроль первые фазы инфекции. Он умеет подавлять иммунный ответ на первых стадиях. Когда количество копий переваливает за определенный уровень, иммунитет срабатывает, но уже в виде системного иммунного ответа. Этот ответ такой сильный, что приводит к поражению легких.

М4

К моменту появления симптомов вирус находится уже почти во всех клетках организма. В итоге иммунная система дает столь сильный ответ, что в легких образуется отек, их жизненный объем сокращается до минимума, и заболевшие не могут дышать.

Однако пока четких указаний на то, что вирус был создан искусственно, нет ни у одного эксперта.

Причины коронавируса

Причиная короновируса — контакт с его носителем. Заражение происходит даже в том случае, когда у больного человека полностью отсутствуют симптомы заболевания. В большинстве случаев штаммы короновируса передаются воздушно-капельно, поражая дыхательную систему здорового человека.

Значительно реже вирусные штаммы передаются фекально-оральным и бытовым путем. В таких случаях возбудитель заболевания поражает органы желудочно-кишечного тракта. В основной группе риска — дети и люди пожилого возраста с недостаточно крепкой иммунной системой.

Переносчики коронавируса

Новый вид коронавируса в Китае поражает как человека, так и млекопитающих животных — котов, собак, свиней, крупного рогатого скота, птиц и зайцев. Возбудитель заболевания передается от человека к человеку. Способ передачи коронавируса — воздушно-капельный, контактный, фекально-оральный и воздушно-пылевой пути. Чаще всего симптоматика коронавируса у человека проявляется с декабря по март-апрель. Но нельзя исключать и риск заболевания на протяжении всего года.

В Нидерландах успокоили: кто болел SARS — готов сражаться с коронавирусом

Ученые из Нидерландов разобрались, что человеческие антитела 47D11 (вид клеток иммунитета), которые обезоруживают S-белок вируса SARS-CoV, вызвавшего атипичную пневмонию в 2002-2003 годах, помогает от SARS-CoV-2 (нового коронавируса). Он мешает соединиться с клеткой и пробраться внутрь. Опыты провели в лабораторных условиях, а не в теле человека. Статью отправили в научнопопулярный журнал Nature, а препринт на biorxiv.org.

SARS-CoV-2 и SARS-CoV похожи по строению. Поэтому Беренд-Ян Босх из из Утрехтского университета и Франк Гросвелд (Frank Grosveld) из Медицинского центра Роттердамского университета Эразма протестировали антитела к SARS пятнадцатилетней давности. Их заморозили и хранили, потому что эпидемия в то время завершилась. При эксперименте антитело обезвредило примерно половину вирусов, когда его вводили в концентрации 0,19 и 0,57 мг/мл соответственно. 47D11 — первое человеческое антитело, которое может остановить COVID-19, однако в организме выживших появятся и другие защитные клетки. Теоретически оно способно помочь и для профилактики, и для лечения. Ученые ищут фармкомпанию, которая готова вести испытания минимум несколько месяцев.

С этим антителом также мечтают создать тест-системы, которые помогут провериться на коронавирус в домашних условиях.

Стоит ли бояться мутаций?

Основной вопрос, который стоит перед учёными в связи с мутациями коронавируса, – это способность вакцины сформировать иммунную защиту, которая будет одинаково устойчива к разным штаммам. Важен также вопрос различий в воздействии на инфицированного: например, могут ли одни штаммы быть заразнее других.

Из заявлений «Роспотребнадзора» следует, что мутации вируса не так страшны. Но в научной литературе уже сообщалось о нескольких случаях повторного заражения коронавирусом.

Чтобы признать заражение повторным, учёные каждый раз проверяют генетический состав возбудителя и убеждаются, что штамм вируса отличается от того, что вызвал заболевание в первый раз – иначе нельзя с уверенностью утверждать, что это именно вторичная инфекция, а не затянувшийся первичный случай.

Голландское информагентство BNO ведёт счётчик всех повторных заболеваний, о которых когда-либо сообщалось, сопроводив каждый ссылкой на источник. Согласно информации агентства, в мире известно о 24 случаях повторного заражения, одно из них стало смертельным»: умерла 89-летняя пациентка из Нидерландов с онкологическим заболеванием.

Повторные заражения происходили также в Гонконге, Бельгии, США и Эквадоре.

Однако, по её словам, это не означает моментальное изменение эпидемиологической ситуации с Covid-19.

В октябре в журнале Lancet было опубликовано исследование, описывающее два случая повторного заражения коронавирусной инфекцией. У одного из пациентов из штата Невада, США, после повторного заражения болезнь протекала тяжелее. 25-летнему больному потребовалась госпитализация из-за кислородной недостаточности, компьютерная томография выявила у него наличие вирусной пневмонии.

Учёные выяснили, что он заразился другим штаммом, генетически отличным от прошлого возбудителя болезни. «Таким образом прошлое воздействие SARS-CoV-2 может не гарантировать полного иммунитета», – делают вывод учёные

Они напоминают, что все люди, независимо от того, был ли у них ранее диагностирован коронавирус или нет, должны принимать одни и те же меры предосторожности

Эпидемиология

Симптомы коронавируса

Виды коронавируса

Коронавирус делится на 40 разновидностей, относящихся к 2 подсемействам. Среди наиболее распространенных:

• SARS-CoV;
• MERS-CoV;
• вирус 2019-nCoV.

SARS-CoV (атипичная пневмония) — сопровождается мышечными болями, повышением температуры, одышкой и появлением хрипов в дыхании, гипоксией и дыхательной недостаточностью.

Симптомы коронавируса MERS-CoV аналогичны признакам острого респираторного вирусного заболевания — кашель, затрудненное дыхание, одышка, недомогание и лихорадка. В некоторых случаях наблюдается почечная недостаточность.

Симптомы MERS. Фото: ru.freepik.com

Комментарий эксперта — Чащихин Устин Валерьевич

«В человеческой популяции постоянно циркулируют четыре основных коронавируса»

— Верно ли, что на данный момент в мире описано более 40 коронавирусов?

— Да, это так. Причем в человеческой популяции постоянно циркулируют четыре основных коронавируса человека. Некоторые из них вызывают респираторные заболевания, некоторые — кишечные расстройства. Даже при сезонных вспышках, когда люди болеют ОРВИ, от 10 до 30 процентов составляют коронавирусные инфекции, только это не китайский, а обычные коронавирусы.

— Почему же, если было выявлено более 40 коронавирусов, весь мир перевернул именно COVID-2019?

— Появился плюс один коронавирус. Причем произошло это в результате естественных процессов в природе. Вирусы в природе постоянно меняются, происходит обмен генетической информацией между разными штаммами, появляются новые генетические варианты. Большинство из этих вариантов мало чем отличаются с точки зрения инфекционности от своих родительских штаммов.

Но в данном случае, к сожалению, выпала неудачная комбинация для человечества. В результате вирус не только передался от животного к человеку, но и обладает способностью эффективно передаваться от человека к человеку. Например, мышиная лихорадка (геморрагическая лихорадка с почечным синдромом, вызываемая хантавирусами) передается человеку только от грызуна. Причем новый вариант коронавируса передается лучше, чем вирус гриппа, то есть китайский коронавирус более заразный. Хотя и COVID-2019 не рекордсмен в этом смысле, корь, например, гораздо заразнее.

— Почему так получилось, что COVID-2019 может жить на поверхностях столь продолжительное время?

— Это достаточно типичное время жизни вне организма. Есть вирусы гораздо более стойкие. К счастью, COVID-2019 — не самый стойкий, существуют вирусы, оболочка которых полностью белковая, более устойчивая. У нынешнего коронавируса оболочка содержит липидные слои — по сути, он покрыт мембраной, как очень маленький мыльный пузырек, его оболочка не такая стойкая. Но, действительно, в зависимости от типа поверхности новый коронавирус может находиться в окружающей среде вне организма человека от нескольких часов до нескольких дней.