Зламати коронавірусну інфекцію: сім штамів і дві головні мутації

Що собою являє коронавірусна інфекція і звідки вона все-таки взялася? Які мутації COVID-19 відбуваються і якими можуть бути наслідки? Чи є надія на вакцину від коронавірусу? Відповіді на ці запитання можна знайти в Олександра Коляди, генетика, геронтолога, директора молекулярно-генетичної лабораторії Diagen. Очолювана вченим лабораторія є розробником першої української тест-системи на коронавірус. За словами генетика, саме цими тестами були виявлені перші випадки й одні з перших осередків інфікування в Києві.

Незнайомець із сімейства коронавірусів

Коронавірус — слово, не знайоме багатьом до минулого року, — насправді не являє собою нічого нового. Через це багато плутанини. На деяких ліках ви можете побачити напис, що препарат ефективний при коронавірусі, хоча його почали випускати десять років тому. В цьому немає нічого дивного: коронавіруси існують давно, як і інші віруси на планеті Земля. Приблизно 20% ГРВІ, на які ми страждаємо взимку, — це коронавіруси. Судячи з усього, наші рутинні коронавіруси, як сьогодні SARS-CoV-2, свого часу також були винуватцями епідемій. Просто це відбувалося за часів, коли не було телебачення та інтернету. Ймовірно, вони також поводилися агресивно, швидко поширювалися, були достатньо летальними. А зараз стали для нас звичайною сезонною застудою.

Коронавірусна інфекція COVID-19 — звідки ти все ж взялася?

Звідки взявся новий коронавірус — це питання хвилювало всіх на початку пандемії. Більшість людей не можуть усвідомити, що один з'їдений кажан десь на Уханьському ринку призвів до пандемії. Насправді в цьому немає нічого дивного. Всі епідемії починаються зі своїх природних вогнищ, зосереджених у деяких групах організмів. Кажани, гризуни, дуже часто птахи (зрідка зустрічаються інші дикі тварини) — ці три великі групи є резервуаром, де живе велика кількість вірусів. У нормі ці віруси не є небезпечними для людини, але вони мутують, потім викидаються зі свого резервуара і проникають до нас із вами. Такий самий шлях пройшли багато вірусів: ВІЛ, грип, коронавіруси жили і розвивалися в дикій природі, а потім передалися людині.

Резервуаром коронавірусу SARS (важкий гострий респіраторний синдром, перший випадок якого зареєстрований у листопаді 2002 року в Китаї), MERS (близькосхідний респіраторний синдром, перші випадки реєструвалися в Саудівській Аравії 2012 року) також були кажани. Схема така: кажан як інкубатор коронавірусу може вкусити, наприклад, домашню тварину. Це може статися через те, що кажана взимку розбудили, вигнали з підвалу, з горища. Він вкусив кішку, а остання вкусила людину. Не всі кажани чимось заражені. Я вивчаю кажанів у зв'язку з іншими їхніми особливостями — вони є довгожителями, живуть невиправдано довго, практично не старіють. Наприклад, нічниця Брандта живе 42 роки, хоча у тварин такого розміру тривалість життя не перевищує двох років. Крім цього, у них вкрай сильний імунітет, що дозволяє мати в собі велику кількість вірусів — вірус Зика, Еболи, сказу, коронавіруси та багато інших. Але ці тварини на них не хворіють. Причини досі не ясні, скоріш за все, через особливості імунітету. Всі ці тварини живуть довго не тому, що харчуються чимось правильним і займаються спортом. У них накопичені важливі мутації, що дозволяють жити довше за звичайне.

Китайський або європейський? SARS-CoV-2 буває різним

Коронавірусна інфекція мутує. «Навіщо розробляти вакцину?» — запитують люди. Насправді до терміну «мутація вірусу» варто ставитися спокійно. Мутації у вірусів виникають завжди, в цьому немає нічого особливого. 99,9% з них ніколи не відображаються на життєдіяльності вірусу і характері інфекції, яку він викликає. Якщо подивитися, як еволюціонував коронавірус за цей рік, його еволюційне древо розходиться — сьогодні заведено ділити коронавірус на сім підтипів. Колись ми зможемо охарактеризувати кожен з підтипів SARS-CoV-2.

Коронавіруси, що циркулюють на території України, — не китайського походження, а європейського. Якісь люди з Китаю перелетіли в Америку, частина в Європу, скоріш за все, вторинне вогнище було в Баварії, після цього в Італії, а звідти вони потрапили в Україну. Зустрічаються й інші варіації, які прийшли іншими шляхами, але в країнах СНД основна частина коронавірусів не китайського походження. Китайський підтип дуже сильно відрізняється від європейського. Тому китайські тести з великою часткою ймовірності можуть давати некоректний результат, оскільки не зовсім розраховані на ті штами, які є в нас.

З чого складається коронавірус? Вірус — це така собі капсула, на поверхні якої є жири, білки, а всередині — нуклеїнова кислота. У разі коронавірусу це РНК, в якій закодована інформація про те, як має будуватися вірусна частинка. Довжина цієї молекули становить близько 30 нуклеотидів, тобто 30 букв, які повторюються одне за одною, і в них закодовано велику кількість білків.

Золотим стандартом діагностики коронавірусної інфекції COVID-19 є ПЛР (полімеразна ланцюгова реакція) — це метод, за який на початку 90-х була отримана Нобелівська премія. ПЛР використовується при діагностиці всіх інфекційних захворювань. Що вдається виявити, досліджуючи генетичну інформацію коронавірусу? Вдається простежити за тим, як поширюються мутації.

Так, сталася одна з важливих мутацій, яка призвела до підвищеної контагіозності коронавірусу — здатності передаватися між людьми. Якщо в середньому одна людина заражає двох інших, то завдяки мутації одна людина заражає вже 2,2 людини. У лютому таких коронавірусів було менш як 10%, на цей момент ми рідко знаходимо коронавірус без мутації. Що сталося? В ході своєї еволюції в Європі (скоріш за все, це було у скандинавських країнах) відбулася мутація, яка полегшила поширення коронавірусної інфекції між людьми. Мутований SARS-CoV-2 швидше передавався і витіснив інші штами. Така собі конкуренція між вірусами — хто швидше.

Є інша мутація, про яку ми дізналися чимало цієї осені. Вона дозволяє коронавірусу уникнути відповіді імунної системи. Іншими словами, якщо людина повторно заражається цим штамом коронавірусу, то є велика ймовірність, що в неї знову будуть якісь симптоми, тобто повторне інфікування не буде безсимптомним.

На цьому етапі коронавірус насичується різними мутаціями, що дозволяють швидше поширюватися. В теорії мутації повинні робити його менш небезпечним для людини. Стратегія будь-якого вірусу — не вбити свою жертву, а передатися комусь іншому. Чим ефективніше вірус з цим завданням справляється, тим більший його еволюційний успіх. Але іноді у вірусах трапляються кардинальні мутації, які відновлюють сильну патогенність, летальні властивості. Так відбувається з грипом. Здавалося б, після іспанки останні сто років ми зустрічаємося з грипом щорічно. Проте серйозні епідемії грипу відбуваються раз на десять років.

Вакцини бувають різні

Всього лише за два тижні після першого випадку інфікування коронавірусною інфекцією SARS-CoV-2 вчені мали на руках повну розшифровку геному коронавірусу. Це дозволило дослідникам у всьому світі створювати генетичні тести, стежити за ходом пандемії і розробляти вакцини. Це безпрецедентна історія. Вся наука дуже сильно напружилася, щоб зробити неможливе — створити вакцину якомога швидше.

У журналі Nature вийшла стаття, що прогнозує різні сценарії розвитку пандемії на найближчі п'ять років. Автори говорять про те, що як би не поширювався коронавірус, які б мутації не виникли, нам буде дуже важко всі ці п'ять років — якщо ми не будемо впроваджувати вакцинацію. Чим раніше з'явиться вакцина, чим ефективніша вона буде, тим кращий прогноз для всіх нас. Глобальна мета — досягнення колективного імунітету. Якщо 60‒70% матимуть імунітет до коронавірусу, решта будуть захищені від зараження.

Кандидатів-вакцин багато. Всі вони в більшості засновані на чотирьох відомих технологіях отримання. Є класична, з якою працювали і сто років тому. Багато вакцин зроблені за цим принципом (від поліомієліту, грипу). Технологія полягає в тому, що ми беремо вірус і змушуємо якісь клітини його виробляти. Наприклад, клітини курячого ембріона або комах. Потім ці віруси нейтралізують — радіацією, хімічними речовинами.

Є інший варіант, коли береться не цілий вірус, а білок цього вірусу. Методами генної інженерії змушуємо якісь організми (бактерії, клітини комах або навіть рослин) виробляти частинки цього вірусу. Потім їх потрібно очистити, обробити правильним чином — з'їсти рослини буде недостатньо. Препарат, виготовлений таким чином, вводиться в організм, і на один з білків вірусу виробляється імунітет (відповідно, і на весь вірус).

Є векторна технологія виробництва вакцин. Вона заснована на тому, що ми можемо взяти вірус, максимально нешкідливий для нас із вами. Наприклад, аденовірус, який не призводить до драматичних наслідків і є нейтральним для людини. Всередині цього вірусу вставляють ген білка коронавірусу. Тобто аденовірус служить упаковкою для нашого гена, який ми хочемо доставити. Цей вектор доставляє ген у потрібні клітини. Такі вакцини також можна робити на зразок спреїв. Ви вдихаєте через інгалятор — і у вас виробляється імунітет.

Найбільш передова технологія виробництва вакцин, яка у світі ще не була реалізована до теперішніх часів, заснована на ДНК і РНК вірусу. Ми можемо вводити не цілий вбитий вірус, не його білки, не шматки вірусу, запаковані в інший вірус, а безпосередньо РНК вірусу — вводимо таку собі інструкцію по збірці шматочків вірусу. Він абсолютно нешкідливий для нас із вами. Ми вводимо інструкцію в наш організм, наші власні клітини починають виробляти цей білок вірусу, хоча ніякого вірусу і немає. І виробляється імунітет.

Кандидати у вакцини, перш ніж широко застосовуватися, повинні пройти всі фази випробування. На першій стадії препарати тестуються на безпеку. На другій триває дослідження безпеки та ефективність на сотнях людей. Третя фаза — досліджується ефективність вакцини на десятках тисячах людей. Одній групі колеться плацебо (зазвичай фізрозчин), а другій — безпосередньо досліджуваний препарат. Потім вчені чекають, коли люди в обох групах захворіють, і рахують, в якій з них хворих більше. Виходячи з результатів робиться висновок, наскільки вакцина ефективна.

На останній, третій фазі випробувань перебувають 12 різних вакцин із різних країн. Шість із них уже схвалені для лімітованого використання в тих чи інших цілях. Це означає, що деякі країни взяли на себе сміливість використовувати вакцину не для широкого використання (всього населення), а для груп, для яких вакцинація є особливо актуальною (наприклад, лікарі, що працюють з ковідними пацієнтами, моряки, педагоги, військові).

Ви навряд чи пропустили новину про те, що дві солідні компанії, фармакологічні гіганти в перегонах вакцин, опинилися на фінішній прямій. Одна з них — Pfizer — входить до топ-5 фармвиробників препаратів і вакцин. Саме на цю вакцину чекав Дональд Трамп у надії, що вона додасть йому додаткових балів у передвиборчих перегонах. Судячи з усього, компанія спеціально затягла з оголошенням попередніх результатів тестування — треба сказати, оптимістичних. Зроблено це було після підрахунку голосів, можливо, саме для того, щоб уникнути політичного дискурсу.

Вакцина Pfizer/BioNTech на цей момент є найочікуванішою і, скоріш за все, найбільш достовірно доведеною. Нещодавно концерн Pfizer/BioNTech повідомив, що завершив третю фазу випробувань своєї мРНК вакцини, її ефективність становила 95%. Компанія Moderna на фінішній прямій також декларує високу ефективність своєї вакцини. Це означає, що 95% щеплених людей якийсь час після вакцинації мають імунітет до коронавірусної інфекції. Час після вакцинації досліджений невеликий — тиждень або кілька тижнів. Але виходячи із загальної логіки цих інфекцій, можна сподіватися, що принаймні кілька місяців, а то й кілька років цей імунітет протримається.

РНК-вакцини є особливими. Про цей тип вакцин говорять понад 15 років, їх намагаються виготовити й вивести на ринок, але досі нікому не вдавалося це зробити. Винахід і випуск вакцини на ринок займає в середньому 15 років, іноді більш як 20 років, тобто це дуже тривалий процес. Те, що відбувається сьогодні у світі, коли вдається зробити вакцини й навіть пробні масові партії всього за дев'ять місяців, — це велике досягнення і молекулярної біології, і генетики, і медицини...

Вакцини від Pfizer/BioNTech і Moderna потребують особливих умов — дуже низької температури (десь ‒80 градусів, досягти яких можна або в рідкому азоті, або спеціальних холодильниках). Таке транспортування важко реалізувати у віддалених населених пунктах. Як це буде реалізовуватися — не до кінця зрозуміло.

Не варто сподіватися лише на цих двох гравців, інші фармацевтичні гіганти також розробляють вакцини від коронавірусу, які не потребують такої уваги до температурного режиму. В них є всі шанси на довіру громадськості, світові фармгіганти дорожать репутацією. Одна з відомих компаній оголосила про проведення випробувань своєї вакцини в Україні. Напевно, частина нашого населення матиме можливість провакцинуватися.

Ще одна група вакцин — темні конячки. Про них багато інформації, але ми не впевнені, наскільки їм можна довіряти. Три китайські вакцини перебувають на третій фазі клінічних досліджень, всі вони схвалені для лімітованого використання в Китаї. Темні конячки — російська вакцина «Супутник V», розроблена Інститутом імені Гамалії, і вакцина від центру «Вектор». Даним про ефективність, про які говорять в РФ, світова громадськість не довіряє. Потрібно дочекатися на закінчення досліджень. Компанія «Вектор» — військова організація. Ця вакцина за всіма заявленими характеристиками не надто якісна. Заснована на пептидних препаратах — найдешевшому, незграбному способі отримання білка вірусу. Цей спосіб використовувався хіба що в ветеринарії. Напевно, це спроба Росії створити вакцину на той випадок, якщо все провалиться чи не буде імпорту інших вакцин.

До фінішної прямої наближаються ще кілька виробників вакцин, можна з обережним оптимізмом сподіватися, що наступного року ми, ймовірно, зможемо істотно пом'якшити ситуацію з ковідом. Нинішня пандемія — зовсім не остання історія. Глобалізація — ми багато спілкуємося, багато літаємо — якраз дозволила коронавірусній інфекції так швидко поширитися. Ця історія не остання. Тому урок, який ми зараз отримуємо, потрібно вивчити якнайкраще.