Летучая мышь, панголин, рынок в Ухане? Не факт. Следы коронавируса теряются

На прошлой неделе ВОЗ объявила, что в ближайшее время в Китай отправится группа экспертов, задача которых - помочь ученым этой страны установить природный очаг нового коронавируса, унесшего уже более 580 тысяч жизней по всему миру.

Делается это не для того, чтобы отыскать виновных в разразившейся глобальной эпидемии. Цель научной экспедиции куда более прагматична: ВОЗ, как и все международное сообщество, хочет по возможности не допустить повторения подобных чрезвычайных ситуаций в будущем.

В 2004 году ученым уже удалось предотвратить повторную эпидемию "атипичной пневмонии" SARS - именно благодаря тому, что после первой вспышки эксперты установили происхождение инфекции, отследили ее путь до природного очага - и, как только вирус снова начал гулять среди людей, его смогли оперативно обезвредить.

Сейчас ученые прилагают все силы, чтобы повторить этот успех с новым коронавирусом - хотя на этот раз казалось бы идентичная задача обернулась на практике настоящей головоломкой, которая уже не раз заводила следователей в тупик.

Несмотря на значительное сходство двух вирусов, SARS-CoV-2 оказался куда более крепким орешком, чем его предшественник, и разгадать загадку его происхождения будет непросто.

Однако опыт прошлых эпидемий подсказывает ученым, в каком направлении нужно вести работу. Да и сам новый коронавирус, у которого еще полгода назад не было даже названия, успели изучить - пусть и слабо, но все же достаточно для того, чтобы надеяться на успех.

"Поди туда не знаю куда"

Чтобы не допустить повторения эпидемии, ученым нужно как можно более точно ответить на два вопроса.

Во-первых, откуда именно - из какого "природного резервуара" - пришла новая инфекция. Проще говоря, какие животные в дикой природе носят в себе вирус, потенциально угрожающий очередной глобальной эпидемией.

Во-вторых, как именно этот вирус, еще недавно поражавший исключительно животных, "преодолел межвидовой барьер" - то есть приобрел способность переходить от человека к человеку. Нужно понять, что за мутация стала причиной этого изменения и насколько вероятно, что это произойдет снова.

"Одно дело - когда какой-то вирус передается между людьми: у нас одинаковая иммунная система, одинаковая анатомия, очень похожие гены, - объясняет Самар Мета, один из ведущих экспертов лаборатории вычислительной биологии Sabeti Lab при Гарвардском университете. - Но для того, чтобы перейти к человеку от животного, вирус должен преодолеть значительно более высокий "эволюционный барьер", то есть очень сильно измениться. Поэтому это и происходит настолько редко".

Sabeti Lab ученые называют мировым центром вирусной генетики. За последние десятилетия эксперты этой лаборатории расшифровали генетический код и установили происхождение нескольких опасных патогенов, в том числе вирусов Зика и Эбола. В результате обе эти инфекции ученым удалось фактически обуздать: сейчас, если где-то начинается вспышка вирусной лихорадки, ее обычно удается относительно быстро погасить, не дав перерасти в полномасштабную эпидемию.

"У каждого вируса свой геном - специфическая последовательность ДНК или РНК. Она совершенно уникальна - настолько, что ее можно сравнить с отпечатком пальца", - объясняет доктор Мета принцип работы "вирусных детективов".

"При каждом новом заражении геном вируса немного изменяется. Совсем чуть-чуть, буквально на доли процента - но это позволяет установить между двумя инфицированными связь, - продолжает эксперт. - И если мои отпечатки пальцев и отпечатки моего брата не имеют между собой ничего общего, то мой вирус и вирус моего соседа будут практически идентичны".

Геном SARC-CoV-2 - это длинная последовательность РНК, состоящая примерно из 30 тысяч букв (нуклеотидов), идущих друг за другом в строгом порядке. А значит, при сборке каждой новой копии у вируса есть 30 тысяч возможностей ошибиться, случайно заменив одну букву другой.

Если такая ошибка произошла, но вирус не потерял способность размножаться, новая последовательность РНК будет воспроизводиться снова и снова, пока вновь не ошибется при сборке уже в каком-то другом месте.

За счет этого генетики могут довольно точно восстановить цепочку, по которой передавалась инфекция - определить, кто из пациентов кого заразил и в каком порядке. А следовательно, и понять, кто был самым первым заболевшим - так называемым Нулевым пациентом, положившим начало всей эпидемии.

Найдя его, можно будет отыскать и животное, от которого он заразился.

Большие надежды

Именно по этому пути пошли китайские ученые, когда поняли, что в Ухане произошла вспышка непонятной болезни, вызванная новым вирусом.

Они собрали у всех имеющихся на тот момент пациентов образцы генетического материала, расшифровали их - и начали сравнивать друг с другом, располагая в порядке расхождения вирусного генома.

В результате выстроилось несколько длинных разветвленных цепочек, показывающих путь передачи инфекции.

"Это так называемое филогенетическое дерево вируса. Оно показывает, в каком порядке происходили основные мутации", - объясняет Алина Чан, профессор Института Броуда, совместного центра генетических исследований Гарварда и MIT.

"На схеме видно, как от одной вариации генома отделяется другая, потом из нее вырастает следующая ветвь - и так далее, - продолжает она. - Фактически это наглядное изображение эволюции вируса".

Профессор Чан - один из авторов нашумевшей статьи о происхождении SARS-CoV-2, где утверждается, что генетически новый коронавирус отлично приспособлен к передаче от человека к человеку. А значит, нынешняя эпидемия может быть далеко не последней - если в дикой природе у вируса объявятся неизвестные нам пока близкие родственники.

По ее мнению, это совсем не исключено. Откуда появился вирус, мы пока так и не знаем. Свести цепочки заражений в Ухане к одной точке, из которой началось распространение инфекции, у генетиков не получилось.

Таких "начальных точек" - никак не связанных между собой - оказалось целых пять.

Родственные связи

Несмотря на то что обнаружить Нулевого пациента не удалось, ученые не теряют надежду рано или поздно установить природный очаг инфекции другим способом.

Еще в начале января, как только китайские ученые расшифровали РНК возбудителя неизвестного заболевания (на тот момент у него еще даже не было названия) и сравнили полученный результат с базой данных, стало понятно, что он почти на 80% совпадает с геномом SARS - того самого вируса, что дважды вызывал вспышки "атипичной пневмонии" в 2002-2004 гг.

На то, чтобы найти источник первого SARS, у эпидемиологов ушло почти полгода, рассказывает Алина Чан. Точно так же дойдя по цепочке до первых зараженных, ученые выяснили, что сразу несколько из них посещали местный рынок, где продавали диких животных, и поняли, что скорее всего источник инфекции находится именно там.

Тестирование на рынке заняло не один месяц. Генетикам пришлось подряд проверять всех животных, которые потенциально могли быть промежуточными переносчиками инфекции. В мае 2003 года их усилия увенчались успехом: идентичный вирус был найден в организме гималайских цивет.

"Когда в конце 2003 года случилась повторная вспышка SARS, ученые уже примерно представляли, где искать виновных, - продолжает профессор Чан. - Узнав, что одна из первых пациенток работала официанткой, эпидемиологи сразу же направились в ресторан, где она работала. Там они обнаружили цивет, проверили их на вирус - и анализ дал положительный результат".

В результате все расследование было окончено за несколько недель и масштабную эпидемию удалось предотвратить.

"Проведенный позже генетический анализ подтвердил, что вторая вспышка не была отголоском первой, уточняет Алина Чан. - За год с небольшим вирус действительно преодолел межвидовой барьер по меньшей мере дважды".

Ложный след

Узнав, что нынешний уханьский коронавирус - близкий родственник SARS, ученые поняли, что искать его прародителя скорее всего тоже нужно на местных рынках диких животных. Но кого тестировать на этот раз - неужели снова цивет?

Ближайшим генетическим родственником SARS-CoV-2, найденным все в той же базе данных, оказался вирус RATG13, обнаруженный в 2013 году у летучих мышей в провинции Юньнань. Геномы двух вирусов совпали на 96,2%.

Это не стало для ученых неожиданностью. Еще в 2007 году был опубликован обзор научных работ, где говорилось, что в природе существует постоянный "резервуар" вирусов, родственных SARS - и чаще всего их переносят именно летучие мыши.

Авторы статьи предупреждали: высока вероятность того, что вирус станет представлять опасность и для людей, так что нужно готовиться к новой эпидемии.

Однако на этот раз работа на уханьском рынке застопорилась. К удивлению генетиков, все найденные ими у рыночных животных образцы оказались более далекими родственниками нового коронавируса, чем тот, что был обнаружен шесть с лишним лет назад в тысяче километров от него.

Чуть позже выяснилась еще одна неожиданная подробность: из пяти подтвержденных первых случаев заражения (тех самых "первых пациентов") связать с Уханьском рынком удалось только один. Получается, что остальные четверо подхватили инфекцию где-то еще - а может, даже в разных местах.

Так или иначе основная версия ученых о происхождении вируса не подтвердилась. Ведущий на рынок след оказался ложным.

"Проблема с Covid-19 заключается именно в том, что мы до сих пор так и не нашли в организме ни одного животного такую версию SARS-CoV-2, которая бы позволяла предположить, что люди заразились этим вирусом от животных, - разводит руками профессор Чан. - Пока что, наоборот, все животные, у которых был обнаружен SARS-CoV-2, получили его от людей".

Удивительный гибрид

Судя по всему, на уханьском рынке произошел лишь первый случай массового заражения новым вирусом. Как он туда попал, а также где и как долго скрывался до этого, по-прежнему остается загадкой.

Ученые Университетского колледжа Лондона подсчитали: на то, чтобы геномы SARS-CoV-2 и его ближайшего родственника RATG13 разошлись от общего предка на не совпадающие 4% путем одних мутаций, потребовалось бы примерно 50 лет естественной эволюции.

По мнению ученых, это очень маловероятно. Скорее новый коронавирус получил эту часть своего генома, обменявшись фрагментами РНК с другим вирусом в теле какого-то промежуточного хозяина.

Рекомбинация двух вирусов внутри одного организма - явление относительно редкое, но довольно неплохо изученное. За счет этого феномена, судя по всему, преодолел межвидовой барьер и первый SARS, позаимствовав часть своего генома у вируса гималайских цивет.

Промежуточным хозяином SARS-CoV-2 долго считали панголина - у этих животных ранее был обнаружен вирус, частично схожий с "недостающим" фрагментом. Предполагалось, что SARS-CoV-2 получил от него свое главное оружие - шиповидный белок, который делает вирус заразным, позволяя проникать в наши клетки.

Однако, возможно, что все как раз наоборот - и шиповидный белок достался панголинам от предка нынешнего коронавируса.

Ни одну из этих версий нельзя исключить полностью. Возможно, со временем у ученых появятся и другие теории. По словам Алины Чан, с уверенностью о новом коронавирусе можно сказать только одно: генетически он отлично приспособлен к тому, чтобы легко передаваться от человека к человеку.

"Однако в настоящий момент у нас нет достаточных свидетельств в пользу ни одного конкретного сценария адаптации SARS-CoV-2, - подчеркивает она. - И непонятно, когда такие свидетельства будут найдены".

Самар Мета убежден, что рано или поздно ученым удастся найти ответы на поставленные вопросы. Главное не бросать поиски - иначе повторение эпидемии неизбежно.

Так же считает и Алина Чан. По ее словам, все конспирологические версии происхождения вируса давно опровергнуты учеными, но многие продолжают использовать их в своих целях, зарабатывая политические очки.

"Учёные всего мира работают не покладая рук, пытаясь понять биологию и эпидемиологию вируса, разрабатывая варианты лечения, вакцины - и в целом делают всё, чтобы предсказать возможное развитие пандемии и в конечном итоге справиться с ней. Никогда ещё научное сообщество не было настолько единым перед лицом общей проблемы. Но вопрос о происхождении SARS-CoV-2 стал настолько политизированным, что люди забыли о настоящей цели: ответ на него нужен в первую очередь для того, чтобы не допустить новых вспышек коронавируса в будущем", - заключает профессор Чан.