"Мы его не контролируем". Ученый — о странном поведении SARS-CoV-2

МОСКВА, 7 мая — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Еще до начала глобальной эпидемии ученые выяснили, что новый коронавирус, строго говоря, не вполне новый: он принадлежит известному ранее виду. Существенный вклад в это внесла группа Александра Горбалени, профессора факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ имени М. В. Ломоносова и медицинского центра Лейденского университета (Нидерланды). Он рассказал РИА Новости об особенностях коронавирусов, их опасности для человека, перескоках к новому хозяину.

— Александр Евгеньевич, что делает этот вирус таким подходящим для человеческой популяции?

— Нам известно, что SARS-CoV-2 по сравнению с его собратом SARS-CoV, а также более далеким родственником MERS-CoV, менее болезнетворен, то есть не так активно вызывает заболевание у человека. В то же время он более заразен. Это мешает сдерживать распространение инфекции средствами мягкого карантина.

— Известно ли, какие особенности генома SARS-CoV-2 придают ему опасные свойства?

— Заразность и болезнетворность контролируются геномом SARS-CoV-2, но связать это с конкретными участками, нуклеотидными заменами пока не удалось. Надо иметь в виду, что патогенетические свойства у вирусов могут изменяться за счет двух-трех замен в геноме. Вакцинные и дикие штаммы часто отличаются очень мало генетически, но одни используются для защиты организма, другие могут приводить к болезни.

Ученые определили один генетический элемент, который необходим для проникновения SARS-CoV-2 в клетки человека. Но его явно недостаточно для развития болезни, так как сходный элемент есть у другого коронавируса — HCoV-NL63, который давно живет в человеческой популяции, не вызывая серьезных респираторных заболеваний.

© Фото : из личного архива Александра Горбалени

Александр Горбаленя, 2004 год, конец эпидемии SARS

Нельзя забывать, что COVID-19 — это болезнь, развивающаяся в результате взаимодействия вируса с организмом человека, а не просто болезнетворное воздействие SARS-CoV-2. Вот почему им можно заразиться, но при этом не заболеть.

— В общих чертах, как устроен геном этого РНК-вируса? Какие генетические отличия от других представителей семейства?

— У коронавирусов самый большой и сложно устроенный геном среди РНК-содержащих вирусов человека и других млекопитающих. В нем от 26 до 32 тысяч нуклеотидов, что приблизительно в три раза больше, чем в геноме ВИЧ. Они составляют линейную одноцепочечную молекулу РНК, в которой можно выделить пять функциональных районов. На краях генома находятся два некодирующих участка, выполняющие регуляторные функции. На них приходится не более пяти процентов генома. В середине есть три участка, кодирующие белки. Два первых занимают около 60 процентов генома и отвечают за многочисленные и плохо изученные функции, контролирующие размножение вируса внутри зараженной клетки. Всего синтезируется 16 белков с этих двух участков. Третий участок кодирует четыре так называемых структурных белка, ответственных за проникновение вируса в клетку и образующих вместе с геномной РНК и липидами коронавирусные частицы, а также вспомогательные белки, способствующие адаптации вируса к различным хозяевам.

© Gorbalenya, A.E., Baker, S.C., Baric, R.S. et al./Nat Microbiol

Древо коронавирусов

Помимо человека, коронавирусы нашли во многих видах млекопитающих и птиц. Большинство выделены из летучих мышей просто потому, что их сотни видов и их специально изучали. На сегодняшний день описано 49 видов семейства Coronaviridae, в природе их может быть тысячи.

Один из видов, открытый 17 лет назад, называется Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus. Он включает SARS-CoV и SARS-CoV-2, а также сотни вирусов разных животных. SARS — это сокращенное название болезни (тяжелый острый респираторный синдром), а SARS-CoV — акроним названия вируса, который вызывает эту болезнь.

С точки зрения таксономии отличия между SARS-CoV и SARS-CoV-2 — такого же масштаба, как между двумя людьми, принадлежащими виду Homo sapiens. Люди могут быть похожими или разными внешне, но все они генетически очень близкие. SARS-CoV и SARS-CoV-2 и другие вирусы этого вида, скорее всего, генетически совместимы и могут "скрещиваться" (рекомбинировать, как говорят исследователи), давая жизнеспособное потомство.

© Gorbalenya, A.E., Baker, S.C., Baric, R.S. et al./Nat Microbiol

Наглядное изображение генетической близости коронавирусов SARS-CoV и SARS-CoV-2

— Насколько коронавирусы древние?

— В биологии для датировки временной шкалы возникновения и эволюции видов используют результаты анализа ископаемых образцов. Для коронавирусов их нет. Согласно непрямым оценкам, полученным путем компьютерного анализа накопления мутаций в консервативных белках, наиболее далекие коронавирусы различаются так же сильно, как и многоклеточные виды, разошедшиеся от общего предка сотни миллионов лет назад. Хотя известно, что мутации у вирусов накапливаются относительно быстро, не исключено, что предок семейства коронавирусов и предок их нынешних хозяев возникли примерно в одно время многие миллионы лет назад.

— Предки людей могли сосуществовать с коронавирусами?

— Есть весомые указания на то, что четыре вида респираторных коронавирусов, представители которых циркулируют в человеческой популяции, вошли туда независимо друг от друга. Возможно, некоторые из них сосуществовали уже с предками человека и их унаследовали. В то же время другие коронавирусы могли стать вирусами человека, перейдя от животных всего несколько сотен или тысяч лет назад.

— Что такое случается с коронавирусами, что они вдруг "нападают" на нас?

— Обычно коронавирусы сосуществуют с индивидуумами одного вида (хозяина), но достаточно регулярно — в масштабах биологической эволюции — "перескакивают" на представителей другого вида. Это не акт агрессии или "желание" убить. Скорее всего, для вируса представители двух видов, условно говоря, "старого" и "нового" хозяина, различаются незначительно.

Какие события привели к первой инфекции человека SARS-CoV-2, точно не известно. Можно полагать, что этому способствует ряд факторов, включая изменения вирусного генома, физическую близость представителей "старого" и "нового" видов хозяина, размер и плотность их популяций ("населения"), а также сочетание случайных факторов и закономерностей размножения вируса. Определенно то, что сейчас впервые за столетнюю историю вирусологии наблюдается вхождение нового коронавируса известного ранее вида в человеческую популяцию.

— Разве эпидемия SARS-CoV не была первым вхождением?

— Действительно, эпидемия, вызванная SARS-CoV, была первым известным взаимодействием вида Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus и людей. Однако 17 лет назад инфицировались всего менее десяти тысяч человек. Это ничтожно мало по сравнению с населением Земли (более семи миллиардов). Тогда всех выявили, изолировали и эпидемию прервали.

Сейчас масштабы взаимодействия принципиально другие: SARS-CoV-2 входит во всю человеческую популяцию, уже инфицировав миллионы людей, никогда с ним не сталкивавшихся. С точки зрения иммунного статуса населения нашей планеты, это новый вирус человека. Возможно, что именно в силу этой новизны для организма инфекция SARS-CoV-2 более болезнетворная, чем инфекции четырех постоянно циркулирующих коронавирусов человека, которые вызывают сравнительно легкие респираторные заболевания. Видимо, SARS-CoV-2 останется с нами навсегда.

— Почему вы так думаете?

— А почему SARS-CoV-2 должен уйти? Мы не контролируем его распространение на нашей планете. Теоретически в начале эпидемии, при ограниченных числе инфицированных и их географии, можно было изолировать все контакты и блокировать распространение инфекции. Это то, что удалось сделать с SARS-CoV в свое время.

С новым коронавирусом такое трудно было повторить, поскольку требовалось понимание его "заразности", наличия средств и методов планетарного контроля эпидемии. Даже сейчас у нас очень приблизительное представление о числе инфицированных в мире. Определенно их миллионы, и они есть практически во всех уголках нашей планеты. Там, где хорошая система здравоохранения, эпидемию удается замедлить или даже приостановить за счет мер карантина. В других местах, где живут миллиарды, эпидемия, вероятно, продолжается без существенной задержки и может привести к устойчивой циркуляции SARS-CoV-2.

Предположительно, нечто подобное произошло с другими респираторными коронавирусами в прошлом. Эта параллель дает надежду на то, что даже если SARS-CoV-2 станет пятым устойчиво циркулирующим вирусом человека, болезнетворность его инфекций изменится и будет не выше той, что наблюдается у четырех нынешних.

— Не могу не спросить о гипотезе об искусственном происхождение вируса. Какие есть аргументы за и против? Это постоянно обсуждают. Даже нобелевский лауреат из Франции Люк Монтанье высказался.

— Мне не известно ни одного коронавирусолога, кто бы серьезно рассматривал эту гипотезу. Наоборот, есть много публичных выступлений в защиту китайских ученых. Однако всегда найдутся сомневающиеся по любому поводу. Тем более что вряд ли исследователи смогут реконструировать основные параметры события, которые привели к заражению первого человека SARS-CoV-2, включая то, как и когда этот перескок точно произошел.

В науке тяжесть доказательства ложится на тех, кто выдвигает гипотезу. Для этого обычно требуется провести и описать исследование, критически обсудить его, представить труд на суд коллег и дождаться того звездного часа, когда результаты будут воспроизведены или успешно использованы другими исследователями. В случае с SARS-CoV-2 нужно показать, как конкретно этот вирус мог быть создан, последовательность действий. Вероятно, "разработчики" затронули генетические элементы, контролирующие "заразность" и "болезнетворность" SARS-CoV-2. Пусть авторы гипотезы об искусственном происхождении нового коронавируса поделятся этим знанием с научным сообществом и тем самым помогут с созданием высококачественных вакцин для борьбы с нынешней и будущими пандемиями.

— Каков вклад вашей научной группы в изучение нового коронавируса?

— Я больше тридцати лет занимаюсь картированием функциональных генов в геноме коронавирусов, используя методы биоинформатики. Большинство ферментативных функций, отвечающих за репродукцию коронавирусов в клетке и служащих основными мишенями для лекарств, картированы с моим участием. Около двадцати лет назад мы начали разрабатывать геномную классификацию, на которой построена вся систематика коронавирусов.

Когда стало ясно, что вспышка этого респираторного заболевания вызвана коронавирусом, моя исследовательская группа проделала сравнительный анализ геномов всех известных коронавирусов, в результате чего новый представитель отнесли к известному виду, включавшему SARS-CoV.

Эксперты из Международной группы по изучению коронавирусов одобрили эту классификацию, и после продолжительных обсуждений вирусу дали название SARS-CoV-2. В январе мы известили об этом ВОЗ, в начале февраля описание этой работы и ее обсуждение были размещены на сайте bioRxiv, а в начале марта опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Важно подчеркнуть, что SARS-CoV-2 не вызывает SARS, название дали в силу его генетической близости к SARS-CoV. Это позволило подключить к исследованиям уже накопленную базу знаний, и многое из того, что сейчас делается для борьбы с SARS-CoV-2 и COVID-19, включая разработку вакцин и антивирусных препаратов, строится на наших знаниях о SARS-CoV и его родственниках, заражающих летучих мышей и других животных.

И если мы хотим извлечь уроки из случившегося и уменьшить вероятность пандемий в будущем, необходимо изучать все вирусное разнообразие вида, в который входят SARS-CoV и SARS-CoV-2.

© Gorbalenya, A.E., Baker, S.C., Baric, R.S. et al./Nat Microbiol

Связь между именами болезней и коронавирусов трех эпидемий

— Почему за 17 лет, прошедших со времени той первой вспышки, не создали лекарство от SARS-коронавируса?

— Вопрос логичный, тем более что за сопоставимый срок разработали препараты против ВИЧ и вируса гепатита С. Впрочем, вакцин против них нет до сих пор, что говорит о сложности задачи. Одна из причин — это ограниченность интереса к SARS-CoV и финансовых средств в предыдущие годы. Хотя вспышка привела к гибели примерно восьми сотен человек и серьезным экономическим последствиям, она ограничивалась в основном Гонконгом, близлежащими районами материкового Китая и несколькими районами Канады. Коронавирусология испытала огромный подъем интереса к себе, но ненадолго, так как циркуляцию SARS-CoV в человеческой популяции ликвидировали в течение нескольких месяцев.

Восемь лет назад обнаружили эпидемию острого респираторного заболевания, вызванного новым на тот момент видом коронавируса — MERS-CoV. Она продолжается в вялотекущем режиме и сейчас, но только на Аравийском полуострове, что тоже ограничивает интерес к ней и финансирование.

Тем не менее ученые создали большой задел за прошедшие 17 лет. Благодаря этому сейчас буквально за неделю воспроизводят многие сложные работы с SARS-CoV-2, на которые ушли годы исследований SARS-CoV. Открытие действительно новых свойств и механизмов, не описанных ранее для других коронавирусов, потребует больше времени.

Вторая причина нынешнего состояния дел более фундаментальна. Очевидно, что мы очень плохо понимаем, как коронавирусы и другие вирусы "живут", как они взаимодействуют с окружающим миром вне связи с их патогенными свойствами. Эти исследования практически не финансируются в силу кажущегося отсутствия практического применения. В результате имеются огромные дыры в нашем понимании фундаментальных основ молекулярной биологии и экологии коронавирусов, которые вдруг оказываются критичными для общества в разгар пандемии. Все эти годы работы велись не в том темпе и не с тем напором, какой требуется сейчас. А теперь вынь да положь. Как всегда — скупой платит дважды.