Общая обеспокоенность и местами паника по распространению мутаций знаменитого коронавируса, который почти год ограничивает нашу дееспособность и неизвестно сколько еще жизней заберет, растет каждую секунду. Особое "уважение" заслуживают бесконечные потоки информации от СМИ, что чем дальше, тем чаще напоминают нам: первая волна вакцинации может провалиться. Действительно ли это так?
Биологию мутаций пытаются раскрыть ученые по всему миру. Им важно знать ответ на вопрос, который будут стоить миру не один миллиард долларов: смогут ли новые-старые вирусы снизить эффективность вакцин или преодолеть естественный иммунитет человека, приводя к повторным заражениям?
Первые выводы из лабораторий уже начали просачиваться в сеть. Ученые исследовали мутации в клеточных и животных моделях SARS-CoV-2 и проверяли активность антител (как естественно приобретенных, так и полученных из-за вакцины) в борьбе с видами болезни. Предварительные результаты, опубликованные 8 января этого года, показали, что обе взяты на исследование мутации вируса не изменили активности антител пациентов, вакцинированных Pfizer и BioNtech. Данные по остальным мутациям вскоре тоже будут доступны общественности.
«Совсем скоро мы будем иметь гораздо больше информации», - уверяет Винеет Менахери, вирусолог медицинского отделения Техасского университета в Галвестоне, чья команда готовится к исследованию коронавирусных мутаций.
Что говорит биология?
Первые мутации COVID-19 ученые обнаружили в конце ноября - начале декабря из секвенирования генома. Чуть позже английские исследователи определили, что огромное количество больных заражена именно мутацией ковида, известной под названием B.1.1.7, и число таких пациентов постоянно растет как в Британии, так и еще в 10 странах по всему миру.
Научная команда под руководством биоинформатора Тулио де Оливейра из Университета Квазулу-Натал в Дурбане, ЮАР, связала широкомасштабную заболеваемость в Восточно-Капской провинции с новой мутацией коронавируса 501Y.V2. Эти разновидности COVID-19, британский и южноафриканский, появились независимо друг от друга, несмотря на то, что оба несут в себе много мутаций и имеют одну общую - белок- «шип», благодаря которому вирус заражает другие клетки и который является мишенью вакцины.
Эпидемиологи, изучавшие распространение разновидности B.1.1.7 в Великобритании, определили: такой вирус на 50% легче передать здоровому человеку, сравнивая его с уже имеющимися мутациями ковида. Эта информация стала причиной вступления в силу третьего общегосударственного локдауну в Британии 5 января 2021:
«Эпидемиология решила все за нас», - отметил Венди Барклай, вирусолог Имперского колледжа Лондона и член группы, консультирует правительство Великобритании в борьбе с B.1.1.7 .
«Одна из проблем заключается в оценке последствий мутаций, которые отличают британский B.1.1.7 и южноафриканский 501Y.V2. Первая разновидность COVID-19 имеет 8 изменений в белеке- «шипе», а второй - до 9. В B.1.1.7 имеются еще несколько мутаций в других генах.
«Определение, как изменения связаны со стремительным распространением новых видов коронавируса - задача со звездочкой, - говорит Джереми Лубана, вирусолог из медицинской школы Массачусетского университета в Вустере. - Я не думаю, что дело в какой-то конкретной мутации ».
В основном внимание направлено на изменение белка- «шипа» - N501Y, имеющуюся в вышеупомянутых видах вирусов. Такая мутация изменяет количество того же «шипа», который является доменом связывания рецепторов. Он цепляется за белок в клетках человека, что и вызывает заражения. Некоторые вирусологи предположили, что мутация N501Y позволяет вирусу сильнее уцепиться за здоровые единице, тем самым легче передаваясь от больного к здоровому.
Мутация N201Y - одна из нескольких вирусных изменений, которых ученый команда Винеета Менахери планирует исследовать на хомяках - будущих больных SARS-CoV-2. Эпидемиолог был участником команды, которая еще в том году сообщила о мутации в белке- «шипе». Это изменение, в свою очередь, имело чрезвычайную скорость распространения в дыхательных путях грызунов, в отличие от других разновидностей вируса, где мутации отсутствовали. «От таких мутаций другого ждать», говорит ученый.
Тесты на антитела
Стремительное распространение мутаций повлекло за собой кучу новых локдаунов, закрытие границ и, конечно, усиление надзора за гражданами. Еще одной причиной срочного принятия подобных мер есть опасения, что изменения известного нам вида COVID-19 ослабят иммунитет человека - то естественный, то полученный из вакцинных антител. В обеих частях белка- «шипа» могут «прятаться» мутации, которые распознают, нейтрализуют и «блокируют» потенциальные антитела: в домене связывания рецепторов и части под названием N-терминальный домен, говорит Джейсон Маклеллан, биолог из Университета Техаса.
В результате академические и государственные ученые вместе с учеными, которые работают над изготовлением вакцины, работают над решением проблемы. Предыдущие результаты, опубликованные 8 января, свидетельствовали о том, что эффективность антител у людей, инфицированных вирусом с мутацией N501Y с одной стороны и больных обычный COVID-19 - с другой, немного отличается. На данный момент научная группа UTMB исследует остальные мутации.
В похожим эксперименте, проведенном Менахери, также оказалось, что мутация 501Y почти не влияет на эффективность вакцины в сыворотке крови, где обычно и находятся антитела людей, которые выздоровели от коронавируса. Это свидетельствует о том, что мутации не должны снижать наш иммунитет.
Правда, информации о других мутациях мы пока не имеем. Главной среди таких есть доменные изменения, которое команда де Оливейры идентифицировала в варианте 501Y.V2, названном E484K. Его команда работает с вирусологом Алексом Сигалом в Африканском научно-исследовательском институте здоровья в Дурбане, чтобы протестировать эффективность сыворотки крови людей с естественным и искусственным - вакцинированным - иммунитетом. Первые результаты исследований должны быть обнародованы через несколько дней, говорит де Оливейра.
Новые вызовы для иммунитета
Существуют доказательства того, что мутация E484K может позволить вирусу избежать иммунной защиты некоторых людей.
28 декабря команда под руководством иммунолога Рино Раппуоли с Fondazione Toscana Life Sciences в Сиене, Италия, отрастила атипичную пневмонию (SARS-CoV-2) в присутствии низких уровней антител у человека, который в прошлом был инфицирован ковидом. Цель заключалась в отборе вирусных мутаций уклоняющихся от действия антител, вырабатываемых в ответ на инфекцию. "Эксперимент необязательно должен был сработать", - говорит Маклеллан, соавтор. Но за 90 дней вирус собрал 3 мутации, которые сделали его непроницаемым для сыворотки крови человека, включая мутации E484K в южноафриканском варианте и изменения в N-концевых доменах, обнаруженных в нем и в британском варианте. Это наводит на мысль, что весь ответ антител человека против SARS-CoV-2 направляется лишь на небольшую часть белка- «шипа».
Лабораторный штамм коронавируса показал низкую устойчивость к сыворотке крови других людей. Однако из эксперимента можно сделать вывод, что мутация E484 и изменения в N-терминальном домене могут изменить генерацию антител вакцинами.
Биотехнологическая фирма Moderna из Кембриджа, штат Массачусетс, которая разработала вакцину на основе РНК, заявила, что ее инъекции будут действенными и против британской мутации коронавируса. Компания продолжает проводить исследования.
Джесси Блум, который изучает эволюцию вирусов в Центре исследования рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле, штат Вашингтон, надеется, что остальные мутаций не слишком снижают эффективность вакцин. Уколы, как правило, вызывают колоссальный уровень антител, поэтому небольшое снижение их потенциала по отношению к новым-старым вирусам имеет особое значение. Других факторов иммунного ответа - Т-клеток, например - мутации могут вообще никак не задеть.