Как быстро распространяются мутировавшие SARS-CoV-2, вызывающие COVID-19

Влияют ли мутации SARS-CoV-2 на его передачу?

Новое исследование показало, что ни одна из выявленных в настоящее время мутаций SARS-CoV-2, по-видимому, не улучшает передачу вируса.

Изучив значительное количество мутаций SARS-CoV-2, ученые, стоящие за новым исследованием, не выявили ни одной, которая могла бы улучшить передачу вируса.

Исследование, опубликованное в журнале "Nature Communications", может оказаться полезным, поскольку поможет ученым отслеживать возможные мутации вируса, когда он встречается с людьми, которые были вакцинированы против него.

Вирусная мутация.

SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, присутствует у людей примерно 1 год. Однако за это время он не остался неизменным.

Вирусы распространяются путем репликации в организме хозяина. Если все пойдет по негативному сценарию, эта репликация приведет к тому, что генетически идентичные копии вируса захватят клетки в организме его носителя. В случае SARS-CoV-2 это обычно клетки дыхательных путей человека.

Однако вирус также может мутировать в процессе репликации.

Вирусная мутация происходит по одной из трех причин:

• либо произошла ошибка в процессе репликации,



• либо мутация происходит из-за того, что в хозяине также присутствует другой вирус,



• либо мутация может быть следствием воздействия иммунной системы человека на вирус.

Мутации являются ключевыми для эволюции вируса, как и для других организмов. Если мутация улучшает способность вируса к репликации, мутация, вероятно, передается и может распространяться экспоненциально.

Если мутация отрицательно сказывается на способности вируса к репликации, вероятность передачи вируса ниже. Нейтральные мутации могут передаваться в зависимости от других факторов.

В случае с SARS-CoV-2 ключевой вопрос заключается в том, могут ли и как часто мутации вируса улучшать его способность к репликации, например, делая его более эффективным в сопротивлении иммунной системе человека.

Вирус уже очень заразен, и болезнь, которую он может вызвать, унесла жизни более 1,4 миллиона человек во всем мире. Если SARS-CoV-2 мутирует и станет более заразным, смертность, вероятно, еще больше возрастет.

Более 46000 образцов.

Чтобы определить, увеличивают ли мутации SARS-CoV-2 его передачу, ученые, стоящие за настоящим исследованием, проанализировали образцы его генома от 46723 человек из 99 стран.

По словам соавтора исследования доктора Люси Ван Дорп из Института генетики UCL, Соединенное Королевство, «количество геномов SARS-CoV-2, генерируемых для научных исследований, ошеломляет».

«На раннем этапе пандемии мы поняли, что нам нужны новые подходы для анализа огромных объемов данных - почти в реальном времени - для выявления новых мутаций в вирусе, которые могут повлиять на его передачу или серьезность симптомов», - добавляет она.

Набор данных, который проанализировали ученые, включал образцы, взятые до конца июля 2020 года.

Из первоначальных 46723 образцов ученые выявили 12706 случаев вирусной мутации. Однако исследователей особенно заинтересовали 398 мутаций, которые, вероятно, произошли независимо несколько раз.

Это может указывать на то, что эти мутации с большей вероятностью увеличат передачу вируса, а не имеют нейтральный эффект и не передаются случайно.

В итоге ученые идентифицировали 185 мутаций, которые произошли независимо как минимум три раза.

Чтобы определить, увеличивают ли мутации шансы передачи, ученые создали модели эволюционного древа вируса, отслеживая, насколько распространена каждая мутация в определенной эволюционной ветви.

Если мутация часто происходила у потомков, это, вероятно, увеличивало шансы передачи вируса.

Повышенная заразность?

Проследив эволюционное развитие 185 мутаций, каждая из которых произошла независимо три раза, ученые не обнаружили никаких доказательств того, что какая-либо из них увеличивает шансы передачи вируса.

Вместо этого они обнаружили, что большинство мутаций были нейтральными, когда дело касалось передачи вируса.

Похоже, что мутации в основном возникли под влиянием иммунной системы человека. Это отличалось от поведения вируса, когда он перескочил с человека на норку, что ученые проанализировали отдельно.

Как говорит доктор Ван Дорп: «Когда мы проанализировали геномы вирусов, полученных от норок, мы были поражены, увидев одну и ту же мутацию, повторяющуюся снова и снова в разных фермах норок, несмотря на то, что те же самые мутации редко наблюдались у людей раньше».

По словам старшего автора исследования профессора Франсуа Баллу из Отделения биологических наук Лондонского университетского колледжа, это могло означать, что ключевое событие мутации SARS-CoV-2 у людей произошло вскоре после того, как вирус совершил скачок от еще не идентифицированного животного-хозяина.

«Мы вполне могли пропустить этот период ранней адаптации вируса у людей. Ранее мы предполагали, что SARS-CoV-2 распространился на людей в октябре или ноябре 2019 года, но первые имеющиеся у нас геномы относятся к самому концу декабря. К тому времени, возможно, возникнут и зафиксируются вирусные мутации, имеющие решающее значение для передачи вируса у людей, что не позволит нам изучить их».

Ученые отмечают, что с появлением первых эффективных вакцин против SARS-CoV-2, которые вскоре будут внедрены во всем мире, вирус, скорее всего, пройдет через серию мутаций. Разработанный ими подход должен помочь в быстрой идентификации этих мутаций.

Проф. Баллу резюмирует: «Новости о вакцинах выглядят великолепно. Вирус вполне может приобрести в будущем мутации, позволяющие избежать вакцинации, но мы уверены, что сможем своевременно их выявить, что позволит своевременно обновлять вакцины, если потребуется».