С самого начала глобальной пандемии, ученые активно исследуют образцы SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19. Некоторые варианты вируса проявляют более высокую степень передачи от человека к человеку, в то время как другие могут обладать повышенной летальностью. В этом контексте, важно понять, что представляют из себя вирусные варианты, сколько их может быть и как эффективны вакцины. В связи с этим собрали ответы на самые важные вопросы.
Что представляют из себя вирусные варианты?
Вирусные варианты представляют собой выделенные и закрепленные в лабораторных условиях образцы вируса, обладающие определенными постоянными характеристиками. Следует подчеркнуть, что вирусные варианты не являются отдельными видами, а скорее различными формами одного и того же вируса.
Некоторые варианты могут быть классифицированы как прототипные или образцовые, и все другие варианты сравниваются с ними для определения степени их схожести. Группа вирусов, которая получила широкое распространение, обычно обладает определенными общими характеристиками, и эти схожести фиксируются при анализе конкретных вирусных вариантов. Полученные данные о характеристиках вариантов могут быть легко применены к генетически близким образцам.
Важно отметить, что сами вирусные варианты не циркулируют естественным образом в окружающей среде — они существуют исключительно в лабораториях. В природе распространяются вирусы, генетическая последовательность которых схожа с прототипными образцами в лаборатории.
Как формируются новые варианты вирусов?
Вирусы, не обладая способностью к самостоятельной жизнедеятельности вне клеток организма, подобно другим органическим существам, способны к размножению и обладают генетическим кодом — последовательностью нуклеотидов в форме РНК или ДНК, определяющей их характеристики и свойства.
Процесс деления, или репликации, генома неизбежно сопровождается неточностями и ошибками при копировании генов, что приводит к появлению мутаций. Некоторые из этих ошибок могут закрепиться и передаваться в следующие поколения, создавая вирусные варианты с новыми характеристиками.
С какой скоростью вирус мутирует?
На скорость мутации SARS-CoV-2 влияет отсутствие у вирусов, особенно РНК-вирусов, системы белков для исправления ошибок при репликации генома. Это обстоятельство способствует высокой скорости мутаций, и в результате средний РНК-вирус, поражающий как минимум миллион человек, существенно отличается от оригинала. Например, аналогичный SARS-CoV-2 полиовирус в аналогичных условиях мог бы изменить почти треть своего генома за то же время циркуляции в человеческой популяции.
Важно отметить, что репликативная система SARS-CoV-2 может частично корректировать ошибки в процессе копирования геномной РНК, обеспечивая высокую, хотя и не абсолютную, точность. Геном каждого конкретного вируса неизбежно различается от генома предшественника, и ограниченный потенциал мутаций коронавирусов связан с размером их РНК. В то время как большинство вирусов имеют геномы длиной 5–10 тысяч нуклеотидов, коронавирусы представляют собой одни из самых длинных РНК с 29 тысячами нуклеотидов.
Таким образом, SARS-CoV-2 проявляет относительно медленную скорость мутаций по сравнению с другими вирусами. На данный момент человечество сталкивается лишь с небольшим количеством его вариантов, что может быть в разы больше, если бы другой тип вируса попал в человеческую популяцию.
Что способствует формированию новых вариантов SARS-CoV-2?
Для эволюции любого вируса решающую роль играют два ключевых фактора: степень его активности в распространении и длительность пребывания в организме человека. Важно отметить, что нет четких критериев, предопределяющих изменения в генетическом материале вируса. Мутации являются случайными явлениями, и не все изменения способны закрепиться и передаваться в последующих поколениях. В настоящее время у человечества ограничены знания и ресурсы для предсказания подобных эволюционных процессов.
Ключевым фактором, обеспечившим эволюционный успех SARS-CoV-2, стала его высокая трансмиссивность, способность эффективно передаваться от человека к человеку. Именно благодаря этой особенности вирус смог масштабно распространиться по всему миру и вызвать продолжительную пандемию. В отличие от своего предшественника, SARS-CoV-1, ответственного за вспышку атипичной пневмонии в начале 2000-х, новый коронавирус изменением генетического кода существенно увеличил свою трансмиссивность. Это сделало возможным передачу вируса большему числу людей, при этом увеличенный инкубационный период также способствовал его распространению.
На активность циркуляции вируса и, косвенно, на частоту мутаций также влияют условия проживания и социальная среда на определенной территории. Плотное население и интенсивные социальные контакты создают благоприятные условия для распространения вируса. Кроме того, источниками новых вариантов SARS-CoV-2 могут становиться люди, у которых из-за хронических заболеваний вирус может пребывать в организме необычно долгий период.
Хотя при обычном течении заболевания вероятность формирования устойчивых мутаций в организме человека крайне низка, люди с определенными хроническими заболеваниями, такими как первичные иммунодефициты, могут становиться своеобразными источниками новых вариантов SARS-CoV-2.
Какие варианты SARS-CoV-2 сейчас наиболее распространены?
На текущий момент выделено пять вариантов SARS-CoV-2, вызывающих опасения, из-за значительных изменений в геноме, влияющих на свойства вируса. Ученые акцентируют внимание на трансмиссивности, летальности и способности обойти иммунную защиту, приобретенную в результате болезни или вакцинации.
Первый вариант
Самым известным и широко распространенным стал британский вариант SARS-CoV-2, также известный как B.1.1.7. Обнаружен в декабре 2020 года, он быстро распространился по всей Западной Европе, Северной Америке, Японии, Австралии и Бразилии. Основной угрозой этого варианта является его повышенная трансмиссивность, способность инфицировать на 50% больше людей по разным оценкам, а также возможное увеличение летальности.
Второй и пятый варианты
Другой вариант, B.1.429, изначально выявлен в Калифорнии в июне 2020 года и, хотя долгое время локализован в этом регионе, впоследствии был обнаружен в различных странах. В феврале 2021 года ученые заметили новую гибридную версию этого варианта, объединяющую генетические элементы британского вируса. Калифорнийский вариант оказался менее уязвимым к антителам, и его распространение может усилиться.
Третий вариант
Южноафриканский вариант SARS-CoV-2, B.1.351, был выявлен в октябре 2020 года и чаще всего обнаруживается в странах южной Африки, Великобритании и Западной Европы. Этот вариант обладает высокой трансмиссивностью, сравнимой с британским, и устойчивостью к антителам, что затрудняет его нейтрализацию вакцинами.
Четвертый вариант
Бразильский вариант SARS-CoV-2, P.1, вызывает наибольшие тревоги. Обнаружен в Японии в январе 2021 года, он связан с двумя вспышками в Манаусе, Бразилия. Предварительные исследования указывают на его повышенную трансмиссивность и возможное увеличение летальности. Бразильский вариант также обладает мутациями, обеспечивающими уход от иммунного ответа.
Важно отметить, что данные об этих вариантах основаны на наблюдениях в реальных условиях, что делает возможными ошибки и неточности в такой динамичной обстановке.
Как различные варианты коронавируса воздействуют на организм?
На данный момент нет значительных различий между вариантами SARS-CoV-2, способными существенно изменить механизм их взаимодействия с человеческим организмом.
Все варианты вируса продолжают воздействовать преимущественно на дыхательную систему человека, взаимодействуя с эпителиальными клетками альвеол.
Тем не менее эффективность этого взаимодействия может различаться между разными вариантами SARS-CoV-2. Например, измененный шиповидный белок, выявленный у британских вариантов, согласно текущей информации, может более активно взаимодействовать с человеческими клетками, что, вероятно, частично объясняет повышенную трансмиссивность этого варианта.
Можно ли переболеть несколькими вариантами SARS-CoV-2 одновременно?
Повторное заражение даже одним и тем же вариантом вируса возможно, поскольку уровень антител в крови человека уменьшается со временем. Однако в случае с новыми вариантами SARS-CoV-2 риск повторной болезни увеличивается. Это связано с тем, что антитела формируются против специфических белков, присутствующих в определенном штамме.
Если происходят значительные изменения в генетической структуре вируса, часть антител может оказаться неэффективной против измененного SARS-CoV-2. В результате оставшимся антителам может не хватить для эффективной борьбы с вирусом и предотвращения развития инфекции.
Насколько эффективны текущие вакцины в борьбе с новыми вариантами SARS-CoV-2?
Эффективность вакцин в медицине измеряется оценкой титра (количество антител на определенный объем крови) и разнообразия антител к вирусу в организме. Анализ данных по вакцинам против SARS-CoV-2 показывает, что некоторые вариации вируса могут снижать эффективность вакцинации. Например, для справления с южноафриканским вариантом требуется больше нейтрализующих антител, чем их образуется после применения вакцин Pfizer/BioNTech и AstraZeneca, созданных на основе оригинального варианта SARS-CoV-2.
Однако это нормальное явление, которое не должно вызывать чрезмерной тревоги. Многие вакцины против других инфекций были разработаны десятилетия назад на основе вариантов вирусов, которые были активны примерно 30–60 лет назад. Эти вакцины все еще успешно используются и не подлежат отмене в ближайшем будущем.
Даже если новые вакцины не обеспечивают стопроцентной защиты от всех вариантов SARS-CoV-2, они продолжают способствовать формированию антител, помогая организму бороться с болезнью. Главная цель медицины — снизить риск тяжелого течения COVID-19 и предотвратить серьезные осложнения, такие как пневмония и тромбоз. В этом контексте важно осознавать, что любая вакцина существенно уменьшает вероятность развития тяжелой формы болезни, и отказ от вакцинации из-за недостаточной стопроцентной эффективности необоснован.