Мутации вируса SARS-CoV-2. Новые варианты коронавирусной инфекции

Эпидемиологическая ситуация с COVID-19 по-прежнему продолжает оставаться напряженной. Кроме того, в СМИ и медицинских публикациях стали появляться сообщения о следующей волне коронавирусной инфекции.

Вирусы постоянно изменяются в результате мутаций, и появление нового варианта является ожидаемым явлением, а не сам по себе повод для беспокойства. Диверсификация SARS-CoV-2 в связи с процессами эволюции и адаптации наблюдается во всем мире и, как ожидается, будет происходить при продолжающейся передаче вирусов в целом и особенно РНК-вирусов.

Вариант SARS-CoV-2 с заменой D614G в гене, кодирующий шиповый белок, появился в конце января или начале февраля 2020 года. В течение нескольких месяцев мутация D614G заменила первоначальный штамм SARS-CoV-2, идентифицированный в Китае, и к июню 2020 года вирус стал доминирующим вариантом во всем мире. Мутация SARS-CoV-2, несущая аминокислотную замену белка Spike D614G клинически показала более высокую заразность, чем исходный китайский вариант вируса, что никак не сказалось на тяжести протекания инфекционного процесса (PMID: 32697968). По данным других авторов, данная замена коррелирует с более высоким уровнем летальности (PMID: 32374903).

С июня 2020 года в Дании было выявлено 214 случаев заболевания людей COVID-19 с вариантами SARS-CoV-2, связанными с выращиваемыми норками, в том числе 12 случаев с уникальным вариантом, о которых было сообщено 5 ноября. Все 12 случаев были выявлены в сентябре 2020 года в Северной Ютландии (Дания). Возраст заболевших варьировался от 7 до 79 лет. Вариант, который датские власти называют вариантом « Cluster 5», имеет комбинацию мутаций, ранее не наблюдавшихся. По данным предварительных исследований, проведенных в Дании, есть опасения, что этот вариант может привести к снижению нейтрализации вируса у людей, что потенциально может снизить продолжительность иммунной защиты после естественной инфекции или вакцинации. Исследования по оценке нейтрализации вируса среди людей с этим вариантом продолжаются. На сегодняшний день датские власти выявили только 12 случаев заболевания людей этого варианта в сентябре 2020 года, и, похоже, он не получил широкого распространения.

С ноября 2020 года в Великобритании отметился быстрый рост случаев COVID-19 на юго-востоке Англии. Вариант SARS-CoV-2 B.1.1.7, обозначаемый в Соединенном Королевстве как SARS-CoV-2 VOC 202012/01, был идентифицирован путем секвенирования вирусного генома. Анализ последовательности вирусного генома выявил множественные мутации спайкового (шипового) белка (делеция 69-70, делеция 144, N501Y, A570D, D614G, P681H, T716I, S982A, D1118H), а также мутации в других областях генома. Этот вариант содержит 23 нуклеотидные замены и не имеет филогенетического родства с вирусом SARS-CoV-2, циркулирующим в Соединенном Королевстве на момент обнаружения варианта. Как и где возник SARS-CoV-2 VOC 202012/01 неясно. По состоянию на 13 декабря 2020 года у 1108 человек в Великобритании был идентифицирован именно этот вариант вируса, причем самый ранний случай был выявлен в сентябре 2020 года, а массовые случаи заболевания отмечены с ноября 2020 года. О новом варианте SARS-CoV-2 уже сообщили Дания, Нидерланды, Австралия и Бельгия. Предварительные эпидемиологические и клинические данные показывают, что SARS-CoV-2 VOC 202012/01 имеет повышенную трансмиссивность без усугубления тяжести течения заболевания. Еще одна мутация в варианте VOC 202012/01, делеция в положении 69 / 70del, как было обнаружено, влияет на эффективность некоторых диагностических ПЦР-анализов с мишенью S-гена. Большинство ПЦР-тестов, используемых во всем мире, будут использовать несколько мишеней, и поэтому значимого влияние варианта на диагностику не ожидается. Лабораторная оценка не показала значительного влияния на тестирование на основе антигенов. По состоянию на 30 декабря вариант VOC-202012/01 был зарегистрирован в 31 стране мира.

Согласно исследованию, опубликованному 29 декабря 2020 года Агентством здравоохранения Великобритании Public Health England, новый вариант выглядит не хуже, чем предыдущий доминирующий штамм SARS-CoV-2 с точки зрения риска госпитализации, тяжести заболевания и смертностности. (DOI: https://doi.org/10.1016/S2213-2600(21)00005-9)

В свежем исследовании, опубликованном в журнале «The Lancet» от 10 февраля 2021 года, оценивалось влияние SARS-CoV-2 B.1.1.7 на детей и молодых людей (в возрасте 18 лет и младше) (DOI: https://doi.org/10.1016/S2352-4642(21)00030-4). В больницу King's College в период с 1 ноября 2020 года по 19 января 2021 года было госпитализировано 60 детей и молодых людей с диагнозом SARS-CoV-2. Не было обнаружено значительных различий в возрасте, доле пациентов с сопутствующими заболеваниями, доле пациентов из чернокожего, азиатского происхождения и этнических меньшинств, по сравнению с первой волной COVID-19. Исследователи отмечают бОльшее число госпитализаций среди детей и подростков, нежели в первую волну, однако они не нашли доказательств более тяжелого течения заболевания у детей и молодых людей во время второй волны, что позволяет предположить, что инфицирование вариантом B.1.1.7 не приводит к существенно иному клиническому течению по сравнению с исходным штаммом. 

18 декабря национальные власти Южной Африки объявили об обнаружении нового варианта SARS-CoV-2, который быстро распространился в трех провинциях Южной Африки. Южная Африка назвала этот вариант 501Y.V2 из-за мутации N501Y. Хотя SARS-CoV-2 VOC 202012/01 из Великобритании также имеет мутацию N501Y, филогенетический анализ показал, что 501Y.V2 из Южной Африки — это разные варианты вируса. Рутинное секвенирование, проведенное органами здравоохранения Южной Африки, показало, что этот новый вариант SARS-CoV-2 в значительной степени заменил другие вирусы SARS-CoV-2, циркулирующие в провинциях Восточный Кейп, Западный Кейп и Квазулу-Натал. На данный момент нет четких доказательств того, что новый вариант связан с более тяжелым заболеванием или худшими исходами. По состоянию на 30 декабря о варианте 501Y.V2 из Южной Африки поступили сообщения из четырех других стран. 

В январе в Южной Калифорнии был идентифицирован новый вариант SARS-CoV-2 — CAL.20C. С октября 2020 года в Южной Калифорнии наблюдался всплеск COVID-19. Анализ 10 431 образца из Калифорнии, включая 4829 из Южной Калифорнии, показал, что CAL.20C впервые был обнаружен в июле 2020 года в 1 из 1247 образцов округа Лос-Анджелес. С октября распространенность этого варианта увеличилась в штате Калифорния и Южной Калифорнии, где 22 января 2021 г. на него приходилось 35% (86 из 247) и 44% (37 из 85) всех образцов, собранных в январе, соответственно. Анализ последовательности 405 871 образца 22 января 2021 года показал, что CAL.20C был обнаружен в Южной Калифорнии в октябре 2020 года у 4 человек, в ноябре 2020 года у 30 человек в Северной Калифорнии и отдельные случаи зафиксированы в 5 дополнительных штатах. По состоянию на 22 января 2021 г. CAL.20C обнаружен в 26 штатах и ​​других странах. (doi: 10.1001 / jama.2021.1612).

Таким образом, на настоящий момент особый интерес представляют четыре варианта SARS-CoV-2:

• вариант B.1.1.7 (501Y.V1), впервые обнаруженный в Великобритании, а теперь распространяющийся по всему миру;

• вариант B.1.351 (N501Y.V2), впервые идентифицированный в Южной Африке в конце прошлого года, а теперь обнаруженный также в США, Великобритании, Ботсване, Гане, Кении и Замбии; 

• вариант P1 — потомок варианта B.1.1.28, впервые идентифицированный в Бразилии с середины 2020 года. Этот вариант был причастен к всплеску инфекций, поразивших Манаус в бразильскую Амазонию.

• вариант B.1.429 или CAL.20C (S: 452R) — появился в октябре 2020 года и идентифицирован в Южной Калифорнии; вариант с 5 мутациями (ORF1a: I4205V, ORF1b: D1183Y, S: S13I; W152C; L452R).

Хотя биологические свойства новых мутаций вируса SARS-CoV-2 еще только предстоит изучить, предварительные эпидемиологические данные в большинстве своем показывают, что пока они обладают только более высокой трансмиссивностью (заразностью) в сравнении с исходным китайским вариантом.

SARS-CoV-2 может мутировать и избегать иммунитета, что имеет огромное значение для эффективности новых вакцин и терапевтических средств на основе антител.

Знание последовательности РНК вируса имеет ключевое значение для характеристики SARS-CoV-2, а ранний обмен его генетическими данными позволяет быстро разработать диагностику. Оперативное производство вакцин также во многом связано с информацией, полученной при быстром секвенировании.

В Великобритании создан консорциум по секвенированию генома SARS-CoV-2 под названием COG-UK, являющийся мировым источником информации для пополнения базы данных GISAID EpiCov (the Global Initiative on Sharing Avian Influenza Data ). На данный момент она включает в себя более 120 000 из примерно 270 000 геномов по COVID-19. Органам общественного здравоохранения и лабораториям настоятельно рекомендуется анализировать и секвенировать вирусные изоляты для своевременного выявления новых мутаций, особенно это касается случаев повторного заражения COVID-19.

В Великобритании Консорциум COVID-19 Genomics UK Consortium заявляет, что к марту этого года он увеличит секвенирование генома SARS-CoV-2 до 20 000 в неделю. ВОЗ призвала африканские страны «наладить и активизировать» геномный надзор и попросила страны отправлять не менее 20 образцов в месяц в лаборатории секвенирования через сеть геномного секвенирования SARS-CoV-2. В США главный медицинский советник президента Joe Biden Anthony Fauci пообещал расширить масштабы геномного надзора.

Но в глобальном масштабе геномное наблюдение за SARS-CoV-2 остается неоднородным. По данным GISAID , который способствует обмену данными о последовательности генома во время пандемии COVID-19, многие страны с высоким уровнем дохода (такие как Исландия, Люксембург и Япония) секвенировали наибольшее количество вирусных геномов на 1000 случаев, в то время как страны, подобные Ираку и Венесуэле гораздо меньше. Многие страны, особенно в Африке, вообще не имеют данных о секвенировании. Однако в Гамбии, Экваториальной Гвинее и Сьерра-Леоне уровень секвенирования выше, чем во Франции, Италии или США, что позволяет предположить, что богатство — не единственный фактор, определяющий возможности. Должностные лица Африканских центров по контролю и профилактике заболеваний написали, что Африка смогла быстро адаптироваться к COVID-19, используя технические ноу-хау, почерпнутые из других вспышек инфекционных заболеваний. Какой бы ни была причина, большие различия в наблюдении угрожают способности всех стран отслеживать ситуацию и реагировать на нее (DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00257-9).

Разобраться в том, как эти варианты повлияют на пандемию, является целью Национального консорциума вирусологии G2P-UK. В его задачу входит использование клеточных культур и животных моделей для изучения того, как мутации влияют на заразность вируса, тяжесть заболевания, эффективность вакцин и методов лечения. Инициатива объединяет исследователей из десяти академических институтов Великобритании, которые будут работать вместе с Консорциумом COVID-19 Genomics UK Consortium. Работа консорциума повлечет за собой создание стандартизированных версий SARS-CoV-2 с каждой мутацией или без нее и наблюдение за тем, как меняется поведение вируса. Это огромная задача. Но по мере того, как страны по всему миру готовятся к массовому внедрению вакцины против COVID-19, важно иметь представление о том, как меняется вирус. 

 «Чем больше мы объединяем эпидемиологические данные с лабораторными экспериментальными данными о штаммах и мутациях, тем больше мы увеличиваем нашу способность предсказывать, что будет делать этот вирус», — сообщил Massimo Palmarini, директор Совета медицинских исследований, Центра вирусных исследований университета Глазго и соруководитель нового консорциума.

Врач Кузнецова Татьяна Александровна и Команда White Product желают вам здоровья!