Строение коронавируса схоже с вирусом гриппа – оба содержат молекулу РНК. Она, подобно человеческой ДНК, кодирует генетическую информацию. На примере многих РНК-содержащих вирусов известно, что эта группа наиболее подвержена мутациям. Часть изменений в них могут быть абсолютно безвредны для человека, часть - делает вирус более агрессивным, а течение заболевания тяжелым. Недавние сообщения о новом штамме SARS-CoV-2 в Великобритании подтверждают, что коронавирус так же, как и грипп, способен мутировать.
Как происходит мутация коронавируса?
После попадания в организм, у любого вируса есть две основные задачи: устоять против действий иммунитета и как можно скорее размножиться. Защитная система организма со временем учится распознавать неприятеля по строению белков на его поверхности. Иммунитет запоминает эти паттерны и, при повторном попадании вируса в организм, сразу распознает по ним врага и уничтожает его. Для того чтобы обходить защитную систему организма, вирусу необходимо постоянно менять свои поверхностные белки. Эти мутации могут происходить двумя путями.
Первый путь – антигенный дрейф. Вирус проникает в здоровую клетку и начинает дублировать свою РНК. При этом гены подвергаются случайным «ошибкам копирования», которые постепенно накапливаются. Со временем это приводит изменениям поверхностных белков или антигенов вируса. Это позволяет инфекции противостоять иммунитету.
Обычно антигенный дрейф происходит медленно и постепенно, но процесс может пойти быстрее, все зависит от количества инфицированных. Чем больше будет заболевших, тем чаще вирус будет делиться и тем выше будет вероятность накопления генетических ошибок. Поэтому в случае с COVID-19, ученые начали наблюдать мутации уже менее чем через 6 месяцев с начала пандемии.
Вторым механизмом мутации вирусов является антигенная изменчивость. Она возникает, когда в организм попадает сразу несколько штаммов одного или нескольких вирусов. Генетический материал разных вариантов одного или разных вирусов перемешивается и образуется новый подтип.
На сегодняшний день ученые говорят только о первом типе мутации у SARS-CoV-2. Антигенная изменчивость не была замечена исследователями, возможно, потому что прошло еще недостаточно времени для появления мутаций с помощью этого механизма.
Как мутирует коронавирус и все ли мутации опасны для человека?
Сообщения о том, что ученые обнаружили мутации в COVID-19, поступали еще с августа 2020 г. Однако ранее исследователи утверждали о том, что все изменения в вирусе не опасны для человека.
Например, в сентябре этого года команда американских вирусологов под руководством профессора Дэвида Монтефиори обнаружила повторяющуюся мутацию в гене, кодирующем шипы COVID-19. Ошибку копирования гена назвали D614G. Мутировавший коронавирус быстро распространился по США и даже другим странам. С одной стороны, коронавирус с мутацией D614G легче проникает в здоровые клетки, а с другой, ученым не удалось привести убедительных доказательств того, что D614G оказывает значительное влияние на скорость распространение вируса.
Новый штамм коронавируса, возникший в Великобритании в ноябре, совершенно новый и малоизученный. Он содержит в себе сразу 23 мутации и имеет название VUI. Как минимум три генетические ошибки находятся в спайк-белке, который выполняет функцию проникновения в здоровые клетки. Британские ученые уже выяснили на моделях, что из-за этих изменений вирус становится более заразным. В ноябре примерно у 25% всех заболевших в Лондоне был выявлен этот вариант коронавируса, а к середине декабря уже у 65%.
Есть и другие мутации, которые делают британский новый штамм коронавируса слабее. Например, белок ORF8, прерывающий сигнал от зараженной клетки к иммунитету, короче, чем у других разновидностей SARS-CoV-2. Такая конфигурация мешает ORF8 полноценно выполнять свои функции. Тем не менее, не смотря на спорность опасности нового штамма, власти Великобритании ввели жесткие меры карантина. По оценкам исследования, опубликованного Центром математического моделирования инфекционных заболеваний при Лондонской школе медицины, британский штамм COVID-19 на 56% более заразный, чем уже существующие варианты. И чем больше людей его подхватят, тем больше шансов будет у вируса мутировать. Накопленные в большом количестве генетические ошибки изменят поверхностные белки COVID-19 настолько, что существующие вакцины не смогут защищать от него.
Дети до 15 лет более восприимчивы к новому штамму коронавируса
Исследователи Имперского колледжа Лондона недавно обнаружили, что статистически дети до 15 лет более уязвимы к VUI штамму коронавируса. Профессор Венди Барклай из колледжа объяснила, что предыдущему штамму вируса было сложнее связывать рецептор ACE2 и проникать в клетки. У взрослых этих рецепторов в эпителии дыхательных путей и горла больше, поэтому они становились более легкой мишенью для заболевания.
Новый штамм COVID-19 легче проникает в любой организм, что и объясняет увеличение количества заболевших среди детей и подростков.
Если коронавирус мутирует, будут ли эффективны существующие вакцины?
Пока вакцинация работает против штамма VUI: мутации в нем существенно не снижают созданный препаратом иммунитет. Молекулярный биолог, автор учебной и научной литературы и руководитель отдела науки журнала «Вокруг света» Ирина Якутенко объясняет, что вакцины провоцируют синтез множества разных антител ко всему спайк-белку вируса. Несколько не слишком критичных изменений в составе белка у нового штамма приведут к тому, что работать перестанут только некоторые из этих антител. Таким образом, небольшая часть выработанных после вакцинации антител будет бесполезна, однако оставшиеся будут работать и защищать против штамма.
Профессор Дэвид Робертсон, возглавляющий направление вирусной геномики Университета Глазго, предполагает, что дальнейшее прогрессирование мутаций коронавируса приведет к необходимости сезонно модифицировать вакцины. Хорошая новость состоит в том, что существующие легко поддаются изменению.
Не смотря на введенные в Великобритании жесткие ограничительные меры, штамм VUI уже выявлен в Канаде, Дании, Швейцарии, Германии, Нидерландах, Австралии, Франции и Японии. Правительство некоторых стран ввело обязательный двухнедельный карантин для всех въезжающих, другие закрывают авиасообщение. Пока ученые не могут с точностью сказать: будет ли этот штамм вируса более опасным, чем предыдущий, однако, сейчас важно ограничить его распространение и уменьшить количество зараженных.
Источники:
- «National Center for Biotechnology Information»: «Математическая модель распространения нового варианта коронавируса». Режим доступа: https://cmmid.github.io/
- «National Center for Biotechnology Information»: «Исследование нового штамма и изменения в спайк-белке коронавируса». Режим доступа:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/
Вам также может быть интересно:
