Изучение исчезнувших вариантов коронавируса может помочь нам подготовиться к тому, что будет дальше, говорят ученые.
В начале 2021 года ученые из Колумбии обнаружили новый тревожный вариант коронавируса. Этот вариант, получивший в итоге название Mu, имел несколько тревожных мутаций, которые, по мнению экспертов, могли помочь ему обойти защитные механизмы иммунной системы.
В последующие месяцы Mu быстро распространился в Колумбии, вызвав новый всплеск случаев заболевания Covid-19. К концу августа он был обнаружен в десятках стран, и Всемирная организация здравоохранения назвала его "интересным вариантом".
"Мю начал наводить шум во всем мире, - говорит Джозеф Фаувер, геномный эпидемиолог из Медицинского центра Университета Небраски и автор недавнего исследования этого варианта.
А потом все затихло. Сегодня этот вариант практически исчез.
На каждую Дельту или Омикрон приходится Гамма, Йота или Мю - варианты, которые вызвали локальные всплески, но так и не достигли глобального доминирования. И хотя понимание Omicron остается важнейшим приоритетом общественного здравоохранения, эксперты говорят, что есть уроки, которые можно извлечь из этих менее распространенных линий.
"У этого вируса нет стимула прекращать адаптацию и эволюцию", - сказал Джоэл Вертхайм, молекулярный эпидемиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего. "И то, как он делал это в прошлом, поможет нам подготовиться к тому, что он может сделать в будущем".
Исследования, проведенные в отношении "аутсайдеров", пролили свет на пробелы в наблюдении и просчеты в политике - предоставив больше доказательств того, что американские запреты на международные поездки не были эффективными - и на то, что делает вирус успешным, предположив, что на ранней стадии пандемии трансмиссивность была более важна, чем уклонение от иммунитета.
Исследование также подчеркивает, насколько важен контекст; варианты, которые оказывают влияние в одних местах, никогда не закрепляются в других. В результате предсказать, какие варианты будут доминировать, довольно сложно, а для того, чтобы не упустить будущие варианты и патогены, необходимо проводить комплексное наблюдение практически в режиме реального времени.
"Мы можем многого добиться, изучая геномную последовательность вируса и говоря: "Этот вариант, вероятно, хуже, чем другой", - говорит д-р Вертхайм. "Но единственный способ узнать это - наблюдать за его распространением, потому что существует множество потенциально опасных вариантов, которые так и не прижились".
Взгляд на Му
Коронавирус постоянно меняется, и большинство новых вариантов так и остаются незамеченными или не названными. Но другие вызывают тревогу либо потому, что они быстро становятся более распространенными, либо потому, что их геномы выглядят зловеще.
И то, и другое относится к вирусу Mu, распространившемуся в Колумбии. "Он содержал пару мутаций, за которыми люди очень внимательно следили, - говорит Мэри Петроне, геномный эпидемиолог из Сиднейского университета и автор новой статьи о Mu. Некоторые из мутаций в его белке spike были зарегистрированы в других вариантах иммуногенных вирусов, включая Бета и Гамма.
В новом исследовании, которое еще не было опубликовано в научном журнале, ученые сравнили биологические характеристики Mu с характеристиками Alpha, Beta, Delta, Gamma и оригинального вируса. По словам доктора Фаувера, оказалось, что вирус Mu не реплицируется быстрее, чем любой другой вариант, но он оказался самым иммуноразрушительным из всех - более устойчивым к антителам, чем любой другой известный вариант, кроме Omicron.
Проанализировав геномные последовательности образцов Mu, собранных по всему миру, исследователи реконструировали распространение этого варианта. Они пришли к выводу, что Mu, скорее всего, появился в Южной Америке в середине 2020 года. Затем он циркулировал в течение нескольких месяцев, прежде чем был обнаружен.
Геномное наблюдение во многих частях Южной Америки было "разрозненным и неполным", - говорит Джесси Блум, эксперт по вирусной эволюции из Центра исследования рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле. "Если бы в этих регионах велось более тщательное наблюдение, возможно, было бы легче быстрее определить, насколько следует беспокоиться по поводу Mu".
Мю представлял и другую проблему. У него был тип мутации, известный как мутация со сдвигом рамки, который редко встречается в образцах коронавирусов. Такие мутации были отмечены как ошибки, когда ученые, включая доктора Фаувера, пытались загрузить последовательности Mu в GISAID, международное хранилище вирусных геномов, используемое для отслеживания новых вариантов.
Это осложнение привело к задержкам в публичном обмене последовательностями Mu. Время, прошедшее между моментом сбора образца вируса у пациента и моментом его обнародования в GISAID, было неизменно больше для случаев Mu, чем для случаев Delta, обнаружили исследователи.
"Сам геном, по сути, создавал искусственные пробелы в наблюдении", - сказал д-р Фаувер. "Это привело, по крайней мере, по нашему опыту, к тому, что мы не получали данные неделями, в то время как обычно мы пытаемся получить их в течение нескольких дней".
(Исследователи подчеркивают, что системы контроля качества GISAID очень важны, и хранилище устранило эту проблему).
Если объединить эти пробелы в системе наблюдения с иммунной неуловимостью Mu, казалось, что этот вариант готов к взлету. Но этого не произошло. Вместо этого Mu распространился из Южной и Центральной Америки на другие континенты, но не получил широкой циркуляции, как обнаружили ученые. "Это говорит о том, что этот вариант не прижился в североамериканских и европейских популяциях, как мы ожидали", - сказал доктор Петроне.
Вероятно, это произошло потому, что Mu конкурировал с еще более грозным вариантом: Delta. Delta не так умело уклонялся от антител, как Mu, но он был более трансмиссивным. "В итоге Delta распространилась более широко", - сказал доктор Блум.
Правильный вариант, правильное время
Изучение успешных вариантов говорит лишь о половине истории. "Варианты, которые не стали доминантными, в некотором смысле являются отрицательным контролем", - говорит д-р Петроне. "Они говорят нам о том, что не сработало, и тем самым помогают заполнить пробелы в знаниях о пригодности вариантов".
Дельта обогнала несколько иммуноуклоняющихся вариантов, помимо Мю, включая Бета, Гамма и Лямбда. Эта закономерность позволяет предположить, что одного лишь иммунного уклонения было недостаточно, чтобы вариант мог превзойти высокотрансмиссивную версию вируса - или, по крайней мере, это было не так на ранней стадии пандемии, когда мало кто имел иммунитет.
Но вакцинация и многочисленные волны инфекции изменили иммунный ландшафт. По словам ученых, вариант с высоким иммунитетом теперь должен иметь больше преимуществ, что, вероятно, является одной из причин успеха Omicron.
Другое недавнее исследование показало, что в Нью-Йорке иммуноразрушающий вариант Гамма, как правило, лучше проявлял себя в районах с более высоким уровнем ранее существовавшего иммунитета, в некоторых случаях потому, что они были сильно поражены первой волной Ковида. "Мы не можем рассматривать новый вариант в вакууме, потому что он появляется в тени всех вариантов, которые были до него", - сказал доктор Вертхайм, который был одним из авторов исследования.
Действительно, столкновение вариантов прошлого показывает, что успех сильно зависит от контекста. Например, Нью-Йорк мог стать местом рождения варианта Iota, который впервые был обнаружен в образцах вируса, собранных в ноябре 2020 года. "И поэтому он закрепился на ранней стадии", - говорит доктор Петроне. Даже после появления более трансмиссивного варианта Альфа, Йота оставалась доминирующим вариантом в городе в течение нескольких месяцев, а затем со временем исчезла".
Но в Коннектикуте, где Йота и Альфа появились в январе 2021 года, события развивались иначе. "Альфа сразу же вырвалась вперед, а у Йоты не было ни единого шанса", - сказал доктор Петроне, возглавлявший исследование вариантов в этих двух регионах.
Аналогичная картина уже начинает прослеживаться в многочисленных линиях Омикрона. В Соединенных Штатах Америки подвариант BA.2.12.1, впервые выявленный в Нью-Йорке, набирает обороты, а в Южной Африке BA.4 и BA.5 вызывают новый всплеск заболеваемости.
Это еще одна причина для изучения вариантов, которые ослабли, говорит Сара Отто, эволюционный биолог из Университета Британской Колумбии. Вариант, который плохо подходил для определенного времени и места, может взлететь в другом. Действительно, несчастье Mu могло заключаться просто в том, что он появился слишком рано. "Возможно, не было достаточного количества людей с иммунитетом, чтобы дать этому варианту толчок", - говорит доктор Отто.
Но следующий вариант, вызывающий беспокойство, может быть потомком или чем-то похожим на иммуноразрушающую линию, которая так и не прижилась, сказала она.
Изучение предыдущих вариантов также может дать представление о том, что помогло или не помогло сдержать их распространение. Новое исследование Gamma является еще одним доказательством того, что международные запреты на поездки, по крайней мере, в том виде, в котором их ввели Соединенные Штаты, вряд ли смогут предотвратить глобальное распространение варианта.
Впервые Gamma был выявлен в Бразилии в конце 2020 года. В мае того же года Соединенные Штаты запретили большинству неграждан США въезжать в страну из Бразилии, и это ограничение действовало до ноября 2021 года. Тем не менее, Гамма была обнаружена в США в январе 2021 года и вскоре распространилась на десятки штатов.
Поскольку Gamma так и не стала доминирующей во всем мире, изучение ее распространения позволило получить "более чистую" картину эффективности запретов на поездки, говорит Татьяна Васильева, молекулярный эпидемиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего и автор исследования. "Когда речь идет об изучении таких вариантов, как, скажем, Delta - то, что вызвало крупную вспышку во всех местах - порой действительно трудно найти закономерности, потому что это происходит в очень больших масштабах и очень быстро", - сказала она.
По словам доктора Фаувер, в условиях продолжающейся глобальной чрезвычайной ситуации в области здравоохранения, когда вирус быстро меняется, вполне понятно стремление сосредоточиться на будущем. И когда внимание всего мира переключилось на Дельту, а затем на Омикрон, он и его коллеги обсуждали, стоит ли продолжать изучение старого-нового Мю.
Мы задались вопросом: "А есть ли кому-нибудь дело до Мю?". вспоминает доктор Фаувер. "Но мы думаем, что еще есть место для высококачественных исследований, которые задают вопросы о предыдущих вариантах, вызывающих беспокойство, и пытаются оглянуться назад на то, что произошло".
