В романах и фильмах инфекционные патогены мутируют и неизбежно становятся более опасными. Уже сколько раз мы видели, что зараженные становятся сильнее и опаснее к концу фильма (а то и трилогии). Конечно, с точки зрения режиссуры это великолепный ход, однако нужно понимать, что реальность гораздо менее театральна.
Но для широкой публики мутация продолжает быть чем-то смертельно опасным. Поэтому каждый раз, когда публикуются подобные исследования, вирусологи спешат объяснить, что изменения в генетическом коде вируса, или геноме, происходят постоянно. Коронавирус не является исключением.
«На самом деле нужно понимать, что это нормально», — говорит Кари Деббинк, вирусолог из Университета штата Мэриленд. «Мы знаем, что вирусы развиваются со временем. И что далеко не все мутации хоть немного опасны». Так что в сегодняшней статье мы поговорим о том, что значит найти мутацию в новом коронавирусе, и какие доказательства нужны, чтобы на самом деле забить тревогу.
Во-первых, мутация — это просто изменение
Вирусы — это просто белковые оболочки, которые содержат либо ДНК, либо РНК в качестве своего генетического материала. В случае SARS-CoV-2 это РНК. Строительные блоки РНК, называемые нуклеотидами, расположены в триплетах, называемых кодонами. Эти трио нуклеотидов кодируют аминокислоты, из которых строятся белки вируса. Мутация — это изменение одного из этих нуклеотидов в генетическом материале вируса: в случае SARS-CoV-2, одного из примерно 30 000 нуклеотидов.
Иногда мутация в триплете неактивна, что означает, что кодон все еще кодирует ту же самую аминокислоту. Но даже когда аминокислота меняется, это не гарантирует вирусу дальнейшее процветание. Мутации нередко порождают дисфункциональные вирусы, которые быстро исчезают среди жизнеспособных штаммов.
Однако такие изменения могут быть полезны, когда дело доходит до отслеживания путей распространения вируса по всему миру, что исследователи делают с тех пор, как эксперты из Китая выпустили первую генетическую последовательность коронавируса в январе. Расшифровывая РНК вируса из проб, взятых у пациентов в разных точках мира, ученые построили дерево (на картинке пробы представлены точками в цвет области, в которой они были собраны), чтобы показать генетические связи между этими вирусами. Пандемия началась в Китае в конце 2019 года (синие кружки внизу), и с тех пор распространилась на пять других континентов. Горизонтальные линии показывают, насколько тесно связаны два вируса — более длинные линии означают, что между ними больше различий:
Новый «штамм» вируса мало что значит
Термин «штамм» используется «очень и очень свободно большинством ученых», — говорит Эмма Ходкрофт, молекулярный эпидемиолог из Базельского университета в Швейцарии. «На самом деле нет строгого определения слова «штамм», особенно когда речь идет о вирусах. Эксперты могут просто иметь в виду вирусы, которые генетически не идентичны».
Вирусы всегда меняются. Когда вирус заражает клетку, он начинает делать копии своих генетических инструкций. Большинство вирусов не имеют необходимых инструментов для проверки каждой строки РНК на наличие ошибок, поэтому процесс подвержен им и различия накапливаются с течением времени.
С другой стороны, коронавирусы, такие как SARS-CoV-2, содержат корректирующий фермент — редкость для РНК-вирусов. Но это не значит, что в их геномах нет ошибок. Изменения все еще накапливаются, просто медленнее, чем в других РНК-вирусах, таких как грипп. «Штаммы», «варианты» или «последовательности» — это все термины, которые исследователи могут использовать для описания вирусов, которые имеют идентичные или тесно связанные последовательности РНК.
Большинство мутаций не опасны
Мутация может повлиять на вирус несколькими способами, но только определенные виды мутаций могут сделать вирус более опасным для людей. Так, мутация может защитить вирус от иммунной системы или сделать его устойчивым к лечению. Мутации также могут изменить то, как легко вирус распространяется среди людей, или вызвать изменения в тяжести заболевания.
Хорошая новость — такие мутации редки. Плохая новость — их может быть трудно идентифицировать.
Например, предварительное исследование, опубликованное 5 мая на сайте bioRxiv.org, обнаружило мутацию в спайке SARS-CoV-2, белке на внешней стороне коронавируса, который позволяет ему проникать в клетки. Этот новый «штамм» в настоящее время встречается в таких местах, как Европа и Соединенные Штаты, чаще, чем оригинальная форма коронавируса. Это может означать, что такая мутация делает вирус более заразным, заключили авторы. Но в исследовании отсутствовали необходимые для подтверждения этого утверждения лабораторные эксперименты.
Генетический материал коронавирусов состоит из одноцепочечной РНК (изображена желтым цветом)
Все дело в том, что хватает других возможных объяснений такой закономерности. Вариант SARS-CoV-2 с мутацией в спайке мог оказаться в определенных странах благодаря случайному стечению обстоятельств — например, он мог быть занесен «нулевым пациентом» с мутировавшим вирусом, прилетевшим из абсолютно другого региона. И новое исследование не предоставило достаточных доказательств, чтобы провести различие между этими возможностями.
Изучение мутаций — длительный процесс
«Чтобы понять, как мутация меняет работу вируса, нужно провести далеко не один эксперимент», — говорит вирусолог Деббинк. «Требуется много исследований».
В дополнение к изучению генетических последовательностей вируса от пациентов с коронавирусом во всем мире, ученые будут также полагаться на исследования, проведенные с выращенными в лабораториях клетками или животными. Такие исследования могут помочь определить, по-разному ли ведут себя вирусы с определенными мутациями или нет. Конкурсные эксперименты, в которых двумя разными штаммами вируса заражают две одинаковые группы клеток или животных, могут помочь ученым выяснить, какой из штаммов более успешен при создании своих копий, то есть какой из них заразнее.
Но результаты лабораторных исследований также могут не дать полной картины. «То, что в клетке что-то изменилось, совсем не обязательно означает, что что-то изменилось в масштабах всего человеческого тела», — говорит Ходкрофт. «В конце концов, вам понадобятся подробные исследования на животных или действительно хорошие данные о людях».
Разумеется, эти исследования требуют времени. Разумеется, в ближайшие месяцы появятся новые мутации коронавируса, и эксперты будут продолжать их отслеживать. «Данные подскажут, нужно ли нам начинать беспокоиться, и каким образом нам нужно беспокоиться», — говорит вирусолог Луиза Монкла. «А пока что каждый должен сделать глубокий вдох и понять, что с вирусом происходит то, что мы всегда ожидали, и мы не должны беспокоиться об этом».
