Мутации коронавируса: что знают ученые на данный момент

В начале января первая последовательность генома SARS-CoV-2 –​ вируса, вызывающего COVID-19 – была выпущена под названием «Ухань-1». Эта строка из 30 000 букв (A, T, C и G генетического кода) ознаменовала первый день в гонке за пониманием генетики этого недавно открытого коронавируса. Теперь еще 100 000 геномов коронавируса, взятых у пациентов с COVID-19 из более 100 стран, присоединились к Ухань-1. Откуда появился SARS-CoV-2? Когда он начал заражать людей? Как мутирует вирус, и какое это имеет значение? Генетики всего мира ищут ответы на эти вопросы. Геномика SARS-CoV-2, как и сам вирус, разрослась и стала глобальной.

Термин «мутация» вызывает в воображении образы новых опасных вирусов с расширенными возможностями, распространяющихся по планете.  Мутации являются совершенно естественной частью любого организма, включая вирусы. Подавляющее большинство из них не влияют на способность вируса передавать или вызывать заболевание.

Мутация просто означает разницу; изменение буквы в геноме. В то время как популяция SARS-CoV-2 была генетически по существу инвариантной, когда она перешла к своему первому человеку-хозяину в конце 2019 года, более 13 000 из этих изменений теперь обнаружены в 100 000 секвенированных на сегодня SARS-CoV-2. Тем не менее, любые два вируса от любых двух пациентов в любой точке мира отличаются в среднем всего на десять букв. Это крошечная часть от общего числа 30 000 символов в генетическом коде вируса, которая означает, что все циркулирующие SARS-CoV-2 могут считаться частью одной клональной линии.

Мутирует медленно

Чтобы вирус приобрел значительное генетическое разнообразие, потребуется время. SARS-CoV-2 мутирует довольно медленно для вируса, при этом любая линия претерпевает несколько изменений каждый месяц. Это в два-шесть раз меньше, чем количество мутаций, полученных вирусами гриппа за тот же период.

Тем не менее, мутации – это фундамент, на котором может действовать естественный отбор. Чаще всего мутации делают вирус нефункциональным или не имеют никакого эффекта. Тем не менее, у мутаций существует возможность повлиять на трансмиссивность SARS-CoV-2 в его новых человеческих хозяевах. В результате были предприняты активные усилия по определению того, какая из мутаций, идентифицируемых с момента секвенирования первого генома SARS-CoV-2 в Ухане, может значительно изменить вирусную функцию.

Печально известной мутацией в этом контексте является изменение аминокислоты в шиповом белке SARS-CoV-2 – белке, который придает коронавирусам их характерные черты и позволяет им прикрепляться к клеткам-хозяевам. Было показано, что это единственное изменение характера в вирусном геноме, названное D614G, увеличивает инфекционность вируса в клетках, выращенных в лаборатории, но не оказывает заметного влияния на тяжесть заболевания. Хотя эта мутация также почти систематически встречается с тремя другими мутациями, и все четыре в настоящее время обнаруживаются примерно в 80% секвенированных SARS-CoV-2, что делает ее наиболее частым набором мутаций.

Проблема с D614G, как и с другими мутациями, состоит в принятии решения о том, увеличилась частота их появления из-за того, что они присутствовали в вирусах, ответственных за посевы ранних успешных вспышек, или же они действительно дают преимущество своим носителям. Хотя геномика работает с британским набором данных, предполагается, что D614G играет определенную роль в увеличении скорости роста клонов, несущих его, однако измеримого воздействия на передачу обнаружено не было.

D614G – не единственная мутация, которая встречается с высокой частотой. Цепочка из трех мутаций в белковой оболочке SARS-CoV-2 также все чаще появляется в данных секвенирования и теперь обнаруживается у трети вирусов. Одно изменение в положении 57 белка Orf3a – известной иммуногенной области – происходит у четверти. В спайковом белке существуют и другие мутации, тогда как бесчисленное множество других, по-видимому, вызвано активностью нашего собственного иммунного ответа. В то же время нет единого мнения о том, что эти либо какие-то другие факторы существенно меняют трансмиссивность или вирулентность вируса. Большинство мутаций просто переносятся, поскольку SARS-CoV-2 продолжает успешно распространяться.

Но замены – не единственные небольшие изменения, которые могут повлиять на SARS-CoV-2. Было показано, что делеции в дополнительных генах SARS-CoV-2 Orf7b / Orf8 снижают вирулентность SARS-CoV-2, потенциально вызывая более легкие инфицирования у пациентов. Подобная делеция могла вести себя таким же образом в SARS-CoV-1 – связанным с ним коронавирусе, отвечающим за вспышку SARS в 2002-2004 годах. Прогресс в направлении менее вирулентного SARS-CoV-2 был бы приятной новостью, хотя делеции в Orf8 присутствовали с первых дней пандемии и, похоже, не учащаются.

Хотя адаптивные изменения еще могут произойти, все доступные на этом этапе данные говорят о том, что мы сталкиваемся с одним и тем же вирусом с начала пандемии. Крис Уитти, главный врач Англии, был прав, высказывая мнение о том, что вирус мутировал во что-то более легкое, чем тот, который заставил Великобританию ввести карантин в марте. Возможное уменьшение тяжести симптомов, наблюдаемое за лето, вероятно, является результатом заражения молодых людей, социального дистанцирования и улучшения лечения, а не изменений самого вируса. Однако, хотя SARS-CoV-2 на сегодняшний день существенно не изменился, ученые продолжают расширять наблюдения для отслеживания его эволюции, чтобы идти в ногу со временем.