Что такое мутация коронавируса covid-19: проявления

Как это отразится на Украине?

Новый коронавирус мутирует, но очень медленно

Новый коронавирус — это РНК-вирус: коллекция генетического материала,
упакованная внутри белковой оболочки.

Как только РНК-вирус вступает в контакт с хозяином, он начинает делать новые копии, которые могут инфицировать другие клетки.

РНК-вирусы, такие как грипп и корь, более подвержены изменениям и
мутациям по сравнению с ДНК-вирусами, такими как герпес, оспа и вирус папилломы
человека (ВПЧ).

«В мире РНК-вирусов изменения — это норма. Мы ожидаем, что РНК-вирусы
будут часто меняться. Такова их природа», — говорит доктор Марк Шляйсс,
специалист по инфекционным заболеваниям у детей и исследователь из Института
молекулярной вирусологии Университета Миннесоты.

SARS-CoV-2 не является исключением, и в течение последних нескольких
месяцев он мутировал.

Но вирус мутировал очень медленно. И когда он действительно мутирует,
новые копии не сильно далеки от оригинального вируса.

« последовательности оригинальных изолятов из Китая очень близки к последовательностям вирусов, циркулирующих в США и остальном мире», — говорит доктор Джон Роуз, старший научный сотрудник отдела патологии в Yale Medicine, который помогает разрабатывать вакцину от COVID-19.

Мутирует ли коронавирус?

Каждый вирус имеет некоторые генетические вариации. Изменения в структуре геномов могут появиться очень быстро. Исследования показывают, что коронавирус также мутирует. Термин «вирусные мутации» применяется практически ко всем вирусам. Он означает, что со временем они изменяют состав своего генома и, следовательно, также меняют свои биологические свойства, включая их патогенность.

Коронавирусы — это РНК-вирусы. Согласно данным, вирус представляет собой вирус с очень длинной цепью рибонуклеиновой кислоты. По сравнению с ее собственным размером клеток. На этом этапе трудно четко определить, какова его репликационная активность. Сколько молекул он способен восстанавливать за день. Эти мутации, безусловно, происходят, и это определенно не низкая мутационная активность. И тогда всегда существует риск того, что в следующем поколении клеток возникнет генетическая ошибка. Которая дублирует одну или разные характеристики вируса, например его инфекционность.

Девушка и коронавирус

Как изучали мутации коронавируса

Собственно говоря, в том, что SARS-CoV-2 мутирует, у ученых с самого начала не было никаких сомнений. Вопрос лишь в том, насколько быстро это произойдет и усилит ли она его.

Designed by prostooleh/freepik

В общей сложности авторы работы проанализировали образцы его генома у 46 723 человек в 99 странах.

По словам ведущего автора исследования, доктора Люси ван Дорп (Lucy van Dorp) из Института генетики UCL в Великобритании, «количество геномов коронавируса SARS-CoV-2, генерируемых для научных исследований, ошеломляет»

Набор данных, который анализировали ученые, включал в себя образцы, отобранные до конца июля 2020 года.

Из первоначальных 46 723 образцов было выявлено 12 706 случаев мутации. Однако особый интерес исследователей вызвали 398 мутаций, которые, вероятно, происходили независимо друг от друга несколько раз.

Это указывает на то, что независимые мутации с большей вероятностью приведут к усилению трансмиссивности вируса, а не к нейтральному эффекту.

В конце концов, ученые выявили 185 мутаций, которые происходили независимо, по крайней мере, три раза.

Чтобы определить, повышают ли эти изменения трансмиссивность вируса, они создали модели его эволюционного дерева, отслеживая, насколько распространена каждая мутация вдоль определенной эволюционной ветви.

Что такое вирусные мутации?

SARS-CoV-2, виновный в пандемии COVID-19, контактирует с человеческим организмом уже целый год. Однако всё это время его генетическая информация оставалась неизменной.

Известно, что вирусы распространяются путем репликации внутри клеток организма-носителя. И если все идет удачно, то генетически идентичные копии вируса захватывают все новые и новые клетки, а через них передаются другим носителям.

В случае с респираторными вирусами, к которым относится и наш знакомый SARS-CoV-2, это чаще всего клетки эпителия верхних дыхательных путей.

Однако организм носителя рано или поздно знакомится с любым вирусом и учится ему противодействовать. Вирусные мутации – это по сути адаптационный механизм, который позволяет обойти иммунную защиту.

Мутации происходят по трем основным причинам:

1. Ошибка в процессе репликации;

2. В организме носителя есть другой «конкурирующий» вирус (например, вирус герпеса);

3. На вирус оказали воздействие иммунные клетки.

Так или иначе непрерывные мутации – это ключ к эволюции вирусов. И поэтому, кстати говоря, они считаются самыми изменчивыми организмами на планете

При этом все перемены в геноме вирусов бывают и прогрессивными, и нейтральными, и регрессивными. Если изменения генетической информации улучшают его способности заражать и размножаться, она скорее всего закрепится и поможет вирусу распространяться экспоненциально.

Возвращаясь к SARS-CoV-2, ключевой вопрос: смогут ли его мутации научить его сопротивляться иммунитету?

Вирус и без того считается высококонтагиозным, а пневмония, которую он спровоцировал, убила уже более 1,4 млн. человек по всему миру. Но повысится ли его заразность и смертоносность вместе с мутациями?

Будут ли мутации вируса мешать разработке вакцины?

Коронавирус станет более заразным?

Отследив эволюцию 185 мутаций, ученые не обнаружили доказательств, что они увеличивают вероятность передачи вируса. Большинство были нейтральными.

Вместо этого выяснилось, что судя по всему SARS-CoV-2 меняет свою генетическую структуру под влиянием иммунитета человека. На контрасте у норок (которых в панике принялось умерщвлять датское правительство) коронавирус вел себя иначе.

«Когда мы анализировали геномы вируса, полученных от норок, мы были поражены тем, что на различных зверофермах снова и снова воспроизводились одинаковые мутации. Несмотря на это у людей они появлялись крайне редко», – прокомментировала доктор ван Дорп.

Это проливает свет, каким образом коронавирус вообще стал заразен для людей. До сих пор не известно, что за зверь «наградил» нас этой новой напастью: летучая мышь, броненосец, норка или ещё кто-то.

По словам старшего автора исследования, профессора Франсуа Баллу (Francois Balloux) из Отделения биологических наук Университетского колледжа Лондона, ключевое мутационное событие произошло слишком стремительно, чтобы его можно было опознать.

«Вероятно, мы пропустили этот период ранней адаптации коронавируса у людей. Ранее предполагалось, что SARS-CoV-2 стал заразным в октябре или ноябре 2019 года, но наиболее ранние геномы, которые у нас есть, датируются концом декабря. К этому времени могли закрепиться ключевые вирусные мутации, которые закрепили его возможность передачи от человека к человеку. Это и не позволило нам их изучить», – рассказал профессор Баллу.

Модель того, как COVID-19 может измениться, основана на ВИЧ / СПИДе.

Хотя ни одна из мутаций COVID-19 не выглядит особенно важной, есть несколько вещей, на которые стоит обратить внимание. Особое внимание стоит уделить мониторингу любых мутаций в белке вируса, которые будут иметь большое значение для разработки вакцины

Сезон гриппа иллюстрирует потенциальное влияние вирусных
мутаций. Вирусы гриппа постоянно заражают людей, потому что белки на их
поверхности постоянно меняются. Ваша иммунная система не может распознать
перетасованные белки вирусов, поэтому вам нужно делать новую прививку от гриппа
каждый год. К счастью, SARS-CoV-2 немного отличается. Вирусы гриппа имеют
гораздо меньший набор генов, и они постоянно циркулируют между несколькими
видами — свиньями, птицами и людьми. Оба признака делают мутации более
вероятными при гриппе, чем у коронавирусов, которые содержат один из самых
больших вирусных геномов РНК и которые гораздо реже проникают через видовые
барьеры.

Лучшая модель того, как COVID-19 может измениться, основана на самой большой пандемии современности: ВИЧ / СПИД. Благодаря нескольким работам по геномной эпидемиологии, мы знаем, что предок ВИЧ жил безобидно у обезьян, прежде чем прыгать на шимпанзе, вероятно, в результате неуместной еды. У шимпанзе вирус превратился в нечто, похожее на современный ВИЧ. Около 1931 года СПИД впервые появился у человека на юго-западе Камеруна; возможно, кто-то порезался  разделывая шимпанзе. ВИЧ встречался достаточно редко среди жителей африканских деревень до тех пор, пока не попал в город Киншасу Демократической Республики Конго. Как только он достиг городских условий, передача вируса приобрела взрывной характер по всему миру.

Когда в 1981 году был обнаружен ВИЧ, многие опасались, что
он превратится в нечто более смертоносное, возможно, в воздушную форму. Тогда
никто не знал, что вирус существует уже четыре десятилетия, не сильно
изменившись. Еще четыре десятилетия спустя ВИЧ не стал более смертоносным или
заразным, но все же заразил 75 миллионов человек и убил 32 миллиона. Это
отрезвляющие цифры, когда мы сталкиваемся с другой болезнью, которая перешла от
животных к людям. Даже если вирус COVID-19 оказывается медленно меняющимся, как
и ВИЧ, могут потребоваться годы, чтобы полностью взять его под контроль. И еще
много вспышек заболеваний, связанных с распространением видов, вероятно,
связано с ростом населения и посягательством человека на дикую среду обитания.

И вскоре после начала нынешней вспышки китайское правительство прекратило продажу живых животных для пищевых и лечебных целей на слабо регулируемых приморских рынках.

С другой стороны, Китай сделал то же самое после вспышки атипичной пневмонии, когда эпидемиологи пришли к выводу, что вирус зародился у летучих мышей и распространился через похожее на кошку животное, называемое циветой, также продаваемое на приморских рынках. За прошедшие годы традиции и коррупция незаметно привели к открытию таких рынков.

Какие штаммы коронавируса существуют?

Основных штаммов нового коронавируса семь, они обозначаются буквами GR, G, GH, O, S, L и V. Всё началось со штамма L – именно его обнаружили в китайском Ухане в декабре 2019 года. Однако теперь он постепенно исчезает.

Основные штаммы коронавируса. На графике видно, что штамм L, вышедший из Уханя (оранжевый), постепенно исчезает / Графика с сайта gisaid.org

Остальные штаммы распределены по миру неоднородно: на каждом континенте наиболее распространено, как правило, не более двух основных вариаций. Их распространение можно наблюдать на составленной учёными интерактивной карте Nextstrain, отслеживающей мутации вируса.

Мутация вируса с января 2020 года по регионам / Графика с сайта nextstrain.org

Российский научный центр «Вектор» в октябре сообщил, что выявил более 80 мутаций коронавируса на территории страны. Но широко распространены в основном два штамма: европейский и азиатский, сообщили в «Роспотребнадзоре». При этом последний завезён не из Китая, а из других азиатских стран.

Эти два штамма находят у 99% исследуемых в России, сообщали в ведомстве.

Как изменился и изменится ли CoVID-19?

С начала пандемии вирус не претерпел никаких существенных изменений. Он мутирует так же, как и все вирусы. Но из 100 с лишним мутаций, которые были задокументированы, ни одна не стала доминирующей. Вирус удивительно стабилен, учитывая, сколько случаев передачи мы наблюдаем сегодня. При этом никакого эволюционного давления на вирус нет – он и так превосходно передается. Но это не значит, что CoVID-19 не будет мутировать. Так, в нескольких образцах вируса SARS-CoV-2, выделенных у инфицированных жителей Сингапура, отсутствует часть генов, которые также исчезли из SARS – тяжелый острый респираторный синдром – на более поздних стадиях его эпидемии в 2003 году. Однако причины, по которым некоторые коронавирусы смертельны, а другие нет, остаются неясными.

Пандемия – это плохо, однако она не будет длиться вечно

Как правило, большинство вирусов с которыми человечество хорошо знакомо, преследуют одну и ту же цель – размножаться как можно эффективнее. Так, смерть инфицированного хозяина не приносит вирусу ничего, кроме поражения – вирус погибает вместе с носителем. Причиной смерти является иммунный ответ организма – иногда иммунитет так агрессивно борется с возбудителем инфекции, что это приводит к повреждению здоровых тканей. Грубо говоря, иммунитет становится намного опаснее самого вируса. По мнению Акико Ивасаки из Йельской медицинской школы, любому вирусу нужно время, чтобы адаптироваться к новому хозяину. Когда вирусы впервые испытывают нас, они не знают, что делают, а потому склонны вызывать необычные реакции организма и становятся причиной смерти.

Мутирует ли новый коронавирус, тем временем, остается неизвестным. Учитывая скорость его распространения, его главная цель – размножение достигнута. Поэтому можно предположить, что CoVID-19 вряд ли мутирует в крайне опасный штамм с высокой летальностью. Скорее всего, спустя время и даже после изобретения вакцины SARS-CoV-2 никуда не денется. Многие ученые полагают, что вирус будет циркулировать среди популяции как обычные ОРВИ и сезонный грипп. Однако после того, как большая часть населения Земли переболеет CoVID-19, он больше не будет представлять такой опасности.

Могут ли мутации быть опасными или полезными?

Теоретически даже небольшие мутации генетической информации могут изменить свойства вируса. Многие из этих возможных изменений могут быть неблагоприятными для человека: вирусы могут стать более заразными и быстрее распространяться, например, стать устойчивыми к антителам или лекарствам или дольше выживать вне клеток-хозяев.

Украшаем стену эффектным рисунком. Делюсь простым экономным способом

В белом карлике ученые обнаружили литий — самый загадочный элемент Вселенной

Мамы и дочки из Индонезии носят похожие наряды, и люди теряются — кто есть кто?

Но от мутаций может быть и польза. Высокий уровень инфекционности в сочетании с низкой смертностью может быть идеальным для распространения вируса — как в случае с гриппом. Мутации в этом направлении, конечно, были бы в интересах людей. Исторически это уже происходило аналогичным образом с коронавирусом OC43. Сегодня это один из четырех штаммов, которые вызывают только легкие симптомы, похожие на простуду.

SARS-CoV-2 уже мутировал?

Мутации не делают его более смертоносным

Мутации вируса, вроде тех, что происходят в Италии, а также в
Нью-Йорке, не кажутся более заразными или смертельными, чем исходный штамм,
появившийся в конце декабря в Ухане, Китай.

Хотя существует очень редкая вероятность того, что вирус может
мутировать и стать более агрессивным, РНК-вирусы с большей вероятностью
мутируют в более слабую версию.

«Почти любые мутации приводят к тому, что некоторая часть вируса будет
работать хуже, чем раньше. Чаще всего мутации появляются и снова отмирают», — полагает
доктор Бенджамин Нейман, глава биологического факультета Техасского университета
A&M в Тексаркана.

Но характеристики и признаки этого исходного штамма и его мутаций не
сильно отличаются друг от друга.

Новый коронавирус – загадка для ученых

В нашем специальном материале, посвященном одному из важнейших научных открытий 2020 года – доказательству естественного происхождения нового коронавируса – мы подробно рассказывали о том, как вирус попадает в организм хозяина. По своей форме коронавирус – это шар с шипами (той самой короной), которые распознают и прикрепляются к белку под названием ACE2, который находится на поверхности наших клеток. Именно этот контакт – первый шаг к развитию заболевания. Аккуратные и точные контуры шипов SARS-CoV-2 позволяют вирусу гораздо сильнее прилипать к ACE2, чем его ближайшим родственникам SARS и MERS. Сегодня исследователи не исключают, что это действительно имеет решающее значение при передаче коронавируса от человека к человеку.

Есть еще одна важная особенность. Шипы коронавируса не только определяют внешнюю поверхность клеток, но и “взламывают” их, успешно пробираясь внутрь. По мнению ученых, как пишет The Atlantic, это – одна из наиболее необычных характеристик нового вируса. Однако именно она может означать, что дальнейших мутаций может и не быть.

Так CoVID-19 выглядит под микроскопом

Например, большинство респираторных вирусов имеют тенденцию заражать либо верхние, либо нижние дыхательные пути. Как правило, инфекция верхних дыхательных путей распространяется легче, но протекает мягче, в то время как инфекция нижних дыхательных путей труднее передается, но переносится тяжелее. Новый коронавирус, по-видимому, заражает как верхние, так и нижние дыхательные пути. Этот двойной удар может также объяснить, почему вирус распространяется между людьми до появления симптомов: новый коронавирус передается пока находится в верхних дыхательных путях, а когда опускается в нижние, развивается пневмония. Однако большая часть биологии SARS-CoV-2 до сих пор остается загадкой.

Коронавирус, как и грипп, может мутировать

Грипп часто поражает детей и обычно имеет более тяжелое течение. В случае с коронавирусом в предыдущих отчетах говорится, что при заражении форма проявления составляет почти 50 процентов бессимптомных случаев.

Иммунологи, признают, что дети болеют COVID-19 так же часто, как и взрослые. В их случае симптомы инфекции гораздо менее выражены.

Это может означать, что они более устойчивы. Также и то, что этот вирус, как и многие детские заболевания, у детей слабее. У взрослых эти воспалительные симптомы гораздо более серьезны.

В группе пожилых людей после 70 лет оба заболевания представляют очень серьезную угрозу и являются серьезными для этих пациентов.

Грипп развивается гораздо быстрее, чем коронавирусная инфекция. В случае гриппа это занимает около 2-4 дней, в то время как в случае COVID-19 для развития заболевания требуется до двух недель от заражения вирусом.

Смертность от коронавируса намного выше и достигает 3,5 процентов инфицированных. В среднем 0,1 процента умирают от гриппа.

Вы можете получить прививку от сезонного гриппа, и это самое большое преимущество, которое мы имеем над этим вирусом. Более 20 исследовательских групп по всему миру работают над вакциной, которая также защитит нас от коронавируса. Работы по такой подготовке обычно занимают несколько лет. В этом случае они проходят в рекордном темпе. В эпоху пандемии некоторые процедуры сводятся к минимуму. Тем не менее, по оценкам экспертов, вакцина будет готова не раньше, чем через год.

Что такое мутация?

Вирусы не могут размножаться самостоятельно. В то же время их «биологическая миссия» состоит в том, чтобы распространяться как можно больше. Для этого они проникают в клетку-хозяина (в случае SARS-CoV-2 — в человеческую клетку) и начинают в ней размножатся, пока она не погибнет.

Клецки из картошки с овощами, которые могут украсить и новогодний стол: рецепт

В этом году отличусь необычной подачей «Шубы»: понадобится печенье

Певица Зара рассказала, как приготовить вкусный и быстрый десерт

Для этого вирус внедряет свою генетическую информацию в клетку-хозяина. У коронавируса она существует в виде структуры РНК. В ней зашифрована последовательность, состоящая из 30 000 единиц. При копировании этой информации происходят различные сбои, в результате чего возникают не точные копии, а слегка измененные экземпляры. Это и есть мутация.

Как следствие, создается много разных типов вируса. Но в большинстве случаев мутация не меняет его свойств. Мутировавшие вирусы часто ведут себя так же, как оригинал, но в отдельных случаях возникают и различия.

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.

Что это означает для вакцины?

По всей вероятности, мутации не повлияют на эффективность вакцины от
COVID-19.

На самом деле, медленный и мягкий характер мутаций является хорошей
новостью для вакцины.

«Вирус все еще настолько похож на первоначальную последовательность,
что нет особых оснований полагать, что различия будут иметь значение с точки
зрения вакцины», — говорит Нейман.

Вакцины, как правило, нацелены на раннюю версию вируса.

Возьмем, например, вакцину против гриппа.

«Ежегодная вакцина против гриппа H1N1 до сих пор использует штамм с
2009 года. Она является родоначальницей различных вариаций, которые появились
после, и, хотя сейчас есть различия, ответ, направленный на предка, похоже,
дает хорошие результаты против всех потомков».

Обычно более старый штамм вируса «сохраняет достаточное количество
функций», что обеспечивает иммунитет против целой группы вариантов, добавляет
Нейман.

Но вирус гриппа мутирует быстро и беспорядочно из года в год.

Кроме того, наша иммунная система «обладает ужасной памятью на вирусы
гриппа», говорит Нейман, отмечая, что иммунный ответ на грипп сохраняется всего
около года, прежде чем мы должны проходить ревакцинацию.

Шляйсс говорит, что лучшей аналогией для COVID-19 является
эпидемический паротит. На протяжении более 45 лет у нас была очень эффективная
вакцина против кори, эпидемического паротита и краснухи (которые также являются
РНК-вирусами).

Эти вирусы мутировали недостаточно, чтобы избежать защиты,
обеспечиваемой вакцинами. То же самое может очень хорошо относиться к COVID-19.

Должна быть возможность создать эффективную вакцину против COVID-19,
которая обеспечит длительный иммунитет против этого конкретного вируса, как и в
случае с многими другими вирусами, которые не меняются быстро.

Когда мы, наконец, получим вакцину против COVID-19, она, вероятно,
защитит людей от «подавляющего большинства циркулирующих штаммов COVID-19 для
предсказуемых мутаций».

Даже если случайные мутации произойдут в будущем, Шляйсс считает, что
в худшем случае мы увидим некоторые выбивающиеся случаи заражения, но у нас не
будет выбивающихся заболеваний, угрожающих жизни.

Итог

Вирусологи и эпидемиологи по всему миру сходятся в нескольких вещах:

1. Коронавирус SARS-CoV-2 никуда не денется и постепенно встроится в общую клиническую картину сезонных респираторных инфекций;

2. Прививаться от него скорее всего придется каждый сезон, примерно как от вируса гриппа;

3. Вряд ли новые штаммы коронавируса станут такими же смертельными как оригинальный. Тут часто проводят аналогии со всеми известной «испанкой», выкосившей по разным данным от 17 до 100 млн. человек. Фактически это было впервые, когда человечество познакомилось с вирусом гриппа. В дальнейшем он уже не был настолько смертоносным.