Ждать ли штаммы опаснее Дельты? Подсказки есть в вирусной эволюции
В октябре прошлого года где-то в Индии человек, вероятно, с ослабленным иммунитетом, возможно, принимающий лекарства от ревматоидного артрита или с запущенной формой ВИЧ/СПИДа, заболел COVID-19. Его случай вполне мог быть легким, но из-за неспособности его тела избавиться от коронавируса, он задерживался и размножался. По мере того, как вирус реплицировался и перемещался из одной клетки в другую, части генетического материала копировали себя неправильно. Этим измененным вирусом он заражал окружающих. Именно так, по мнению ученых, возник штамм коронавируса Дельта, которая сеет во всем мире хаос и уносит ежедневно огромное количество жизней. В ходе пандемии COVID-19 были выявлены уже тысячи вариантов этого вируса, четыре из них считаются «вызывающими озабоченность» — Alpha, Beta, Gamma и Delta. Самый опасный из них именно Дельта, по некоторым данным он примерно на 97% заразнее, чем первоначальный коронавирус, появившийся в 2019 году в Ухане. Но, могут ли появиться еще более опасные штаммы чем Дельта? Понимание того, как возникают мутации, поможет ответить на вопрос.
Мутации коронавируса воникают в процессе репликации, когда он распространяется в клетках
Коронавирусы больше подвержены мутациям, чем другие вирусы
Такой поворот событий, как в Индии для микробиологов не был неожиданностью. Конечно, они не могли предсказать, где и когда появится еще более смертоносный вирус, и произойдет ли это вообще, но возможность возникновения опасной мутации вполне допускали. Как говорит Бетани Мур, заведующая кафедрой микробиологии и иммунологии Мичиганского университета, каждый раз, когда вирус попадает в клетку, он реплицирует свой геном, чтобы распространяться на другие клетки.
Причем, коронавирусы копируют свои геномы более небрежно, чем люди, животные или даже некоторые другие патогены. То есть в процессе копирования своих собственных генетические кодов, они часто допускают ошибки, что приводит к мутациям. Хотя, существуют вирусы, которые мутируют еще чаще, чем коронавирус, к примеру грипп. Это связано с тем, что РНК коронавирусов содержит фермент корректуры, который отвечает за перепроверку копий. Поэтому чаще всего в каком виде он попадает в человека, в таком и исходит от него.
Коронавирусы небрежно копируют РНК, в результате чего возникают мутации
Однако, как говорят эпидемиологи, чтобы нанести миру непоправимый ущерб, много неправильно скопированных копий и не нужно. Вирусы, которые передаются воздушно-капельным путем, к примеру, во время разговора, распространяются гораздо быстрее, чем те, которые передаются половым путем, через кровь или даже тактильно. Кроме того, у таких вирусов имеется еще одна опасность — зараженный человек может передать его и даже его мутировавшую версию еще до того, как сам узнает, о своем заражении.
Отдельные мутации коронавируса менее опасны, чем конвергентная эволюция
Большинство мутаций либо убивают вирус сами по себе, либо умирают из-за отсутствия распространения, то есть он носитель передает его небольшому количеству людей, которые изолируются и не дают вирусу распространяться дальше. Но когда создается большое количество мутаций, некоторым из них по случайности удается «вырваться” из ограниченного круга носителей, к примеру, если зараженный человек посещает людное место или мероприятие с большим количеством участников.
Однако, как говорит Вон Купер, профессор микробиологии и молекулярной генетики, ученые больше всего опасаются даже не мутацию какого-либо одного вируса, а аналогичные изменения, которые возникают во множестве независимых вариантов. Такие изменения всегда делают вирус более совершенным с точки зрения эволюции. Это явление называется конвергентной эволюцией.
К примеру, во всех упомянутых выше штаммах мутация произошла в одной части белка-шипа (спайковом белке). Эти выступы помогают вирусу инфицировать клетки человека. Так в результате мутации D614G, один тип аминокислоты (называемый аспарагиновой кислотой) был заменен глицином, что сделало вирус более заразным.
Большинство мутаций коронавируса возникают в спайковом белке
Другая распространенная мутация, известная как L452R, превращает аминокислоту лейцин в аргинин, опять же, в спайковом белке. Учитывая, что мутация L452 наблюдаются более чем в десятке отдельных клонов, можно сделать вывод, что она дает важное преимущество коронавирусу. Данное предположение недавно подтвердили исследователи после секвенирования сотен образцов вируса. Причем, как предполагают ученые, L452R помогает вирусу заразить людей с некоторым иммунитетом от коронавируса.
Поскольку спайковый белок имел решающее значение для разработки вакцин и лечения, учеными было проведено наибольшее количество исследований по изучению мутаций именно в нем. Но, некоторые ученые считают, что изучения мутаций одного лишь спайкового белка недостаточно для понимания вируса недостаточно. В частности, такого мнения придерживается Нэш Рочман, эксперт по эволюционной вирусологии.
Новости о пандемии, последние исследования и открытия ученых, отличный юмор — все это вы найдете на нашем Telegram-канале
Рохман является соавтором недавней статьи, в которой говорится, что, спайковый белок хоть и является важным элементом вируса, также существует другая, не менее важная его часть, которая называется нуклеокапсидным белком. Он представляет собой покрытие, окружающее геном РНК вируса. Как считает ученый, эти две области могут работать вместе. То есть вариант с мутацией в белке шипа без каких-либо изменений в белке нуклеокапсида может вести себя совсем не так, как другой вариант, который имеет мутации в обоих белках.
Группа мутаций, работающих согласованно, называется эпистазом. Моделирование, проведенное Рохманом и его коллегами, показывает, что небольшая группа мутаций в различных точках может помочь вирусу ускользать от антител и, таким образом, делать вакцины менее эффективными.
Угроза опасной мутации коронавируса останется до окончания пандемии
Наибольшую озабоченность ученых вызывает тот факт, что возникают мутации, которые устойчивы к вакцинации. В настоящее время все вакцины показывают свою эффективность. Однако последний вариант Mu уже оказался гораздо более устойчивый к ним, чем все предыдущие штаммы, включая вариант Дельта.
Учитывая, что пока еще вакцинирована небольшая часть населения мира, у вируса нет особой потребности в мутации, способной полностью перехитрить иммунную систему. Эксперты считают, что вирусу легче искать новые и более совершенные способы заражать миллиарды людей, у которых еще нет иммунитета.
Вакцинация — один из способов остановить пандемию и тем самым снизить вероятность возникновения опасной мутации
Тем не менее, никто не знает, какие мутации ждут впереди и какой ущерб они могут нанести. Учитывая большой инкубационный период, вирус с опасной мутацией может выжить и разойтись по планете, даже если зародится в малонаселенном районе.
Интересные материалы о коронавирусе, которые мы не опубликовали на сайте, вы можете прочитать на нашем Яндекс.Дзен-канале
Разбираясь в вопросе мутаций, важно понимать одно — они происходят тогда, когда есть вирусная репликация. Мутации, появившиеся в этом году в разных странах, являются причиной того, что пандемия еще не находится под контролем. То есть, чем сильнее свирепствует пандемия, тем больше возникает мутаций, которые в свою очередь способствуют еще большему распространению вируса. Поэтому лучший способ предотвратить появление будущих, более опасных штаммов — ограничить количество репликаций. На данный момент помогает в этом вакцинация, а также соблюдения мер профилактики.
