Мутации SARS-CoV-2 повышают «заразность» вируса? Страхи пока не обоснованы
Существенных новостей по волнующей всех теме вакцин нет, но уверен, скоро появятся. Решил «заполнить паузу» постом об изменчивости SARS-CoV-2. Слова «мутация», «мутант», не без помощи СМИ, действуют на широкую публику устрашающе. И «сенсации» в этой области появляются регулярно... Предупреждаю, этот пост сложный для понимания, не считая самого начала.
При размножении вируса мутации генерируются постоянно. В случае SARS-CoV-2 основную роль в этом играют ошибки при копировании вирусной РНК. Но они случаются довольно редко. Дело в том, что у SARS-CoV-2 «особая» РНК-зависимая РНК полимераза, способная исправлять ошибки, ею допущенные. Некоторые, но не все! Есть и другие механизмы возникновения мутаций (генетическая рекомбинация, клеточные системы «редактирования РНК»). Но, независимо от того, как возникла мутация, по сути это изменение в последовательности нуклеотидов в геномной РНК.
В геноме РНК SARS-CoV-2 приблизительно 30 тысяч нуклеотидов. «Канонический» геном SARS-CoV-2 это последовательность первого «Уханьского» изолята SARS-CoV-2, определённая китайскими исследователями и сделанная ими общедоступной в начале января 2020г. Кстати, именно это позволило всем практически сразу приступить к разработке диагностических тестов и вакцин. Если в геноме исследуемого варианта SARS-CoV-2 есть хоть одно отличие от «Уханьского» генома, это мутант. На днях опубликованы результаты самого полного анализа геномного разнообразия SARS-CoV-2. Особенно интересна содержащаяся в этой работе оценка инфекционности различных мутантов SARS-CoV-2 (оригинал статьи здесь: https://www.nature.com/articles/s41467-020-19818-2).
Было проанализировано 46723 генома SARS-CoV-2 из 99 стран (длина каждой последовательности 29903 нуклеотида). Отличия от геномной последовательности Уханьского изолята были идентифицированы в 12706 геномных позициях. Соответственно 17197 геномных позиций были константными. Это не означает, что мутации в этих геномных позициях не происходят вообще. Просто эти мутации настолько понижают жизнеспособность вируса, что его потомство «выбывает из игры». При случайном выборе пар изолятов из этого массива данных, среднее число отличий между ними было около 8. С одной стороны, это означает, что 100% идентичных изолятов SARS-CoV-2 почти нет. Но с другой стороны, по сравнению с другими вирусами, степень генетического разнообразия низкая и есть основания полагать, что эволюция SARS-CoV-2 идёт достаточно медленно и резкие изменения его биологических характеристик маловероятны.
Эволюционные траектории можно реконструировать с помощью филогенетического анализа. Это очень специальная и сложная область эволюционной биологии. Разобраться в этом по-настоящему «с ходу» не получится. Но конечный результат такого анализа интуитивно понятен. Это филогенетическое «дерево», ветвление которого соответствует различным «генетическим линиям». Филогенетическое дерево, «выращенное» в этой работе, включает 46732 «веточки», сплетающиеся в ветви различной толщины и длины. В сильно конденсированном варианте оно выглядит так:
Изоляты с разных континентов обозначены разными цветами. Разумеется, глядя на этот рисунок невозможно сделать какие-то выводы, кроме того, что у дерева есть ветви и они не монохромны, т.е. изоляты в разных континентов разбросаны по различным ветвям. Детальный анализ этого филогенетического дерева показал, что хотя некоторые генетические варианты и имеют «географические предпочтения» (ветви с преобладанием одно цвета), но в целом, всё генетическое разнообразие SARS-CoV-2 представлено на каждом континенте. Иными словами, располагая только геномной последовательностью изолята SARS-CoV-2 нельзя однозначно определить, где он был «подцеплен», хотя некоторые вероятностные оценки возможны.
Подхожу к главному и самому сложному - оценке «заразности» (контагиозности/трасмиссивности) различных мутантов SARS-CoV-2. Логично предположить, что если одни и те же мутации возникли независимо (в совершенно разных ветвях дерева) два и более раз, то они имеют селективные преимущества. В эволюционной теории такие мутации называются «гомоплазиями». Если среди генетических вариантов SARS-CoV-2 есть те, которые более заразны, вероятнее всего найти их среди мутаций-гомоплазий. Таких в этой работе было идентифицировано около 400. Но как можно оценить степень заразности, используя инструменты филогенетического анализа? Это не тривиальная задача, но она была решена. Детали слишком сложны для неспециалиста. Суть состоит в том, чтобы рассчитать чаще или нет мутанты-гомоплазии дают «дочерние побеги» в филогенетическом дереве. Оказалось, что нет. Ни один из мутантов SARS-CoV-2 не обнаружил никаких признаков того, что его трансмиссивность повышена. Этот вывод справедлив для данных, накопленных к сентябрю 2020г. Исключить появление более заразного варианта в будущем нельзя. Да и ветви филогенетического дерева будут постепенно обособляться, что, в частности, может привести к появлению различных антигенных типов SARS-CoV-2. Но судя по всему, процесс этот достаточно медленный, что предоставляет довольно широкое «окно возможностей» для вакцин, разработанных исходя из «канонической» геномной последовательности SARS-CoV-2.
(с) Проф_АФВ