С момента появления нового коронавируса, названного SARS-CoV-2, несколько исследователей предположили, что существует более одного штамма и что мутации привели к изменениям в его заразности и смертельности. Однако мнения разделились.

Генетические мутации являются естественным, повседневным явлением. Они могут возникать каждый раз, когда генетический материал копируется.

Когда вирус размножается внутри зараженной клетки, множество новых копий будет иметь небольшие различия. Почему это важно?

Когда мутации приводят к изменениям в поведении вируса, это может иметь значительные последствия. Они не обязательно должны быть вредными для хозяина, но в случае вакцин или лекарств, которые нацелены на определенные вирусные белки, мутации могут ослабить эти взаимодействия.

Со времени появления SARS-CoV-2 в нескольких исследованиях были выявлены различия в генетической последовательности вируса. Это вызвало дискуссию о том, существует ли несколько штаммов, влияет ли это на то, насколько легко вирус может заразить хост, и влияет ли это на то, как много людей, вероятно, умрет.

Многие ученые призывают к осторожности. В этой специальной функции мы суммируем то, что исследователи в настоящее время знают о мутациях SARS-CoV-2, и узнаем от экспертов об их взглядах на то, что они означают для пандемии.

Почему мутации значимы?

SARS-CoV-2 является вирусом РНК с оболочкой, что означает, что его генетический материал кодируется в одноцепочечной РНК. Внутри клетки-хозяина он создает собственный механизм репликации.

РНК-вирусы имеют исключительно высокую частоту мутаций, поскольку их ферменты репликации подвержены ошибкам при создании новых копий вируса.

Профессор-вирусолог Джонатан Стои, старший руководитель группы в Институте Фрэнсиса Крика в Лондоне, Великобритания, рассказал Medical News Today, что делает мутации вируса значительными.

«Мутация — это изменение в генетической последовательности», — сказал он. «Факт мутационных изменений не имеет первостепенного значения, но имеют функциональные последствия».

Если конкретное генетическое изменение изменяет цель лекарства или антитела, которое действует против вируса, те вирусные частицы с мутацией перерастут те, которые не имеют его.

«Изменение белка, позволяющее проникнуть вирусу в клетку, которая содержит очень небольшое количество рецепторного белка, также может обеспечить рост вируса», — добавил профессор Стое.

«Однако следует подчеркнуть, что только небольшая часть всех мутаций будет выгодна; большинство из них будут нейтральными или вредными для вируса и не сохранятся ».

«Мутации в вирусах явно имеют значение, о чем свидетельствует необходимость ежегодно готовить новые вакцины против вируса гриппа для эффективной профилактики сезонного гриппа и необходимость одновременного лечения ВИЧ-1 несколькими препаратами для предотвращения появления устойчивого вируса».

— Профессор Джонатан Стой

Исследователи находят мутации

Недавно МНТ представило исследование, проведенное командой из Университета штата Аризона в Темпе. В документе описана мутация, которая имитирует аналогичное событие, которое произошло во время эпидемии атипичной пневмонии в 2003 году.

Команда исследовала пять образцов мазков из носа, которые имели положительный результат теста SARS-CoV-2. Они обнаружили, что у одного из них была делеция, что означает, что часть вирусного генома отсутствовала. Чтобы быть точным, 81 нуклеотидов в вирусном генетическом коде не было.

Предыдущие исследования показали, что подобные мутации снижали способность вируса SARS к репликации.

Другое исследование, на этот раз в Журнале Трансляционной Медицины, предположило, что SARS-CoV-2 обнаружил определенные паттерны мутации в различных географических регионах.

Исследователи из Университета Мэриленда в Балтиморе и итальянской биотехнологической компании Ulisse Biomed в Триесте проанализировали восемь повторяющихся мутаций в 220 образцах пациентов с COVID-19.

Они нашли три из них исключительно в европейских образцах и еще три исключительно в образцах из Северной Америки.

Другое исследование, которое еще не проходило процесс рецензирования, предполагает, что мутации SARS-CoV-2 сделали вирус более передаваемым в некоторых случаях.

В статье Бетт Корбер из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико и ее коллеги описывают 13 мутаций в области вирусного генома, который кодирует белок спайк.

Этот белок имеет решающее значение для инфекции, так как он помогает вирусу связываться с клеткой-хозяином.

Исследователи отмечают, что одна конкретная мутация, которая изменяет аминокислоту в белке спайка, «возможно, возникла либо в Китае, либо в Европе, но [начала] быстро распространяться сначала в Европе, а затем в других частях мира, и которая в настоящее время является доминирующей пандемической формой во многих странах ».

Профессор Стой отметил, что результаты этого исследования, в некотором смысле, не удивительны.

«Вирусы, как правило, точно настроены на их виды хозяев. Если они перепрыгивают виды, например, с летучей мыши на человека, степень перенастройки неизбежна как для предотвращения естественной защиты хозяина, так и для оптимального взаимодействия с клетками нового хозяина », — сказал он.

«Произойдут случайные мутации, и преобладают наиболее подходящие вирусы», — добавил он. «Поэтому неудивительно, что SARS-CoV-2 развивается после его скачка и распространения среди населения. Очевидно, что такие изменения в настоящее время происходят, о чем свидетельствует очевидное распространение [мутации], наблюдаемой Корбером [и коллегами] ».

Однако профессор Стой не считает, что на данный момент ясно, как мутации будут влиять на поведение SARS-CoV-2 в долгосрочной перспективе.

«Опасения по поводу эволюции SARS-CoV-2 для противодействия еще не разработанным вакцинам и лекарствам не являются необоснованными», — пояснил он. «Тем не менее, также возможно, что мы увидим эволюцию к менее опасной версии вируса, что вполне могло произойти после первоначальной колонизации человека так называемыми сезонными коронавирусами».

Мнения остаются разделенными

Ранее в этом году исследователи из Пекинского университета в Пекине, Китай, опубликовали в National Science Review статью, описывающую две различные линии SARS-CoV-2, которые они назвали «S» и «L.»

Они проанализировали 103 образца вирусной последовательности и написали, что около 70% были из линии L.

Тем не менее, группа из Центра вирусных исследований в Университете Глазго в Великобритании не согласилась с выводами и опубликовала свою критику данных в журнале Virus Evolution.

«Учитывая последствия этих претензий и интенсивное освещение этих статей в средствах массовой информации, мы подробно изучили представленные данные […] и показали, что основные выводы этой статьи не могут быть обоснованы», — пишут авторы.

Профессор Дэвид Робертсон, руководитель отдела вирусной геномики и биоинформатики в Центре вирусных исследований, был частью команды. MNT спросил его мнение о возможности наличия более одного штамма SARS-CoV-2.

«Пока не появятся какие-либо доказательства изменения биологии вируса, мы не можем сказать, что существуют новые штаммы вируса. Важно понимать, что мутации являются нормальным побочным продуктом репликации вируса и что большинство наблюдаемых нами мутаций не окажут никакого влияния на биологию или функцию вируса », — сказал он.

«Некоторые сообщения, например, об аминокислотных изменениях в белке шипа интересны, но на данный момент это в лучшем случае гипотеза. Их потенциальное воздействие в настоящее время проверяется в ряде лабораторий ».

Профессор Стой считает, что в данный момент это «скорее случай семантики, чем чего-либо еще».

«Если у нас разные последовательности, у нас разные штаммы. Только когда мы лучше понимаем функциональные последствия наблюдаемых эволюционных изменений, имеет смысл реклассифицировать различные изоляты », — сказал он.

«В этот момент мы можем попытаться соотнести изменение последовательности с прогностическими или терапевтическими последствиями. Это может занять несколько лет ».

Серотипы и будущие исследования

Итак, какие доказательства ищут скептические ученые в дебатах о множественных штаммах SARS-CoV-2?

MNT попросил профессора Мартина Хибберда из Лондонской школы гигиены и тропической медицины в Великобритании принять участие в дискуссии.

«Для вирусологов« напряжение »- это скорее субъективное слово, которое не всегда имеет четкое конкретное значение», — прокомментировал он.

«В ситуации с SARS-CoV-2 более полезной была бы идея« серотипа », который используется для описания штаммов, которые можно различить по иммунному ответу человека — иммунный ответ на один серотип обычно не защищает от другого серотипа. , Для SARS-CoV-2 нет убедительных доказательств того, что это уже произошло ».

«Чтобы показать, что вирус генетически изменился в достаточной степени для создания другого иммунного ответа, нам необходимо охарактеризовать иммунную защиту и показать, что он работает для одного серотипа, а не для другого», — продолжил он.

Профессор Хибберд, который исследовал мутации SARS-CoV-2, объяснил, что ученые изучают нейтрализующие антитела, чтобы помочь им определить серотип для SARS-CoV-2. Эти антитела могут предотвратить заражение вирусом клетки-хозяина, но они могут быть неэффективными против нового штамма.

«Несколько групп по всему миру идентифицировали специфическую мутацию в белке спайка SARS-CoV-2, и они обеспокоены тем, что эта мутация может изменить этот тип связывания, но мы не можем быть уверены, что это происходит в данный момент. Скорее всего, эта мутация, скорее всего, повлияет на связывание вируса с его рецептором […], что может повлиять на его передачу ».

— Профессор Мартин Хибберд

«В идеале нам нужны экспериментальные доказательства, [например,] демонстрация мутации, приводящей, в первую очередь, к функциональному изменению вируса, и, во-вторых, демонстрация того, что это изменение окажет влияние на [людей с инфекцией],» профессор Робертсон предложил.

Он указал на уроки, извлеченные экспертами во время вспышки Эболы в Западной Африке в 2014–2018 годах, когда несколько исследовательских групп предположили, что мутация привела к тому, что вирус стал легче передаваться между людьми и становился более смертоносным.

Эксперименты на клеточных культурах показали, что мутированный вирус способен размножаться быстрее. Однако, когда ученые впоследствии изучили это на животных моделях, они обнаружили, что оно не ведет себя иначе, чем пятна без мутации.

Ученые всего мира продолжают искать ответы на многие нерешенные вопросы, касающиеся SARS-CoV-2. Без сомнения, в ближайшие месяцы и годы мы увидим новые исследования, которые позволят оценить влияние мутаций SARS-CoV-2 на пандемию COVID-19 и будущее этого нового коронавируса.