Индийский штамм шагает по стране. Чем опасны множественные мутанты COVID-19, объясняет профессор Сколтеха

«Сегодняшней ночью был момент, когда абсолютно все реанимационные койки в Москве были заняты. Коллеги из красных зон утверждают, что такой ситуации не было ни в первую, ни во вторую волну. Но в Питере такая история, кажется, была в первую волну», — пишет медицинский телеграм-канал «Health-правда. В полях». Похожие сообщения приходят из ковидных больниц с начала июня — в стационарах дикий перегруз, болеют молодые, многие очень тяжело.

По словам ученых, главным драйвером эпидемии в России стал высокозаразный индийский штамм, «питерский индус», как еще называют его врачи и ученые, подразумевая, что массово заражать людей вирус начал именно в Петербурге.

Чем индийский штамм отличается от остальных, и почему именно он спровоцировал такой резкий рост заболеваемости в двух столицах, «Доктору Питеру» рассказал молекулярный биолог, профессор Сколтеха Константин Северинов.

Игра в рулетку

- Директор «Вектора» Ринат Максютов говорит, что в России циркулирует 14 тысяч мутаций COVID-19. По его словам, количество вариантов «просто колоссально». Это действительно такая огромная цифра?

- Мутации, изменяющие последовательность РНК коронавируса, возникают постоянно в клетках инфицированных людей. Они случайны и подавляющее большинство не дают вирусу никаких преимуществ или даже ухудшают его, по сравнению с исходным вариантом. Существенными с точки зрения эпидемиологии являются те изменения, частота которых с течением времени увеличивается — это может свидетельствовать о том, что варианты вируса, несущие такие изменения, имеют какие-то преимущества и поэтому вытесняют вирусы, которые чаще встречались раньше. Многие известные варианты вируса — это множественные мутанты. К примеру, британский вариант содержит 23 изменения относительно исходного варианта. Таким образом, количество вариантов вируса гораздо меньше, чем количество мутаций. Некоторые «мутации» вообще являются артефактом, машины, которые определяют последовательность генома вируса, делают ошибки. В любом случае, мутаций всегда много, но важными как с нашей, так и с «вирусной» точки зрения, являются лишь некоторые из них.

- Насколько опасен индийский штамм? Он действительно более заразный и уже вытеснил все остальные варианты?

- Эпидемиологические наблюдения, на основании которых делается вывод о большей заразности заключаются в том, что вариант вируса, который сначала детектируется с очень низкой частотой, со временем становится более распространенным и частично или полностью вытесняет ранее существовавшие варианты. Под детекцией понимается следующее: у конкретного пациента берется образец, который содержит вирусный материал, а потом производится полногеномное определение (секвенирование) последовательности РНК вируса. То есть это совершенно другого рода анализ — не ПЦР-тест и не тест на антитела. Полученная последовательность генома вируса (генетический текст, состоящий из почти 30 тысяч букв-нуклеотидов) сравнивается с уже известными последовательностями вирусов, выделенных из других пациентов, других стран и т.д., и обнаруживаются какие-то отличия с эталонной референсной последовательностью, как опечатки при сравнении двух версий одного и того же текста — оригинала и копии, возникшей после многократного переписывания. Эти опечатки регистрируются в базе данных. С помощью этой базы можно следить за возникновением новых вариантов и изменением частоты их встречаемости во времени. Есть и международные, и национальные базы, так что можно смотреть за распространением вариантов и в отдельных странах, и по всему миру. На протяжении 2020 года работа по определению последовательностей РНК коронавируса особенно активно велась в Англии и именно там был определен первый широко известный вариант — «британский», сейчас его называют альфа. Это естественно, так как вероятность определить новый вариант тем выше, чем больше делается анализов и чем больше заболевших, а Великобритания тогда была в числе лидеров по количеству зараженных. Если в августе 2020 года было выявлено всего несколько таких вариантов в образцах, взятых от нескольких тысяч пациентов, то уже к октябрю доля таких вирусов составляла десятки процентов. Это означает, что частота единожды возникшего варианта не оставалась постоянной (и он не исчезал, что происходит с подавляющим большинством мутаций), а увеличивалась во времени. Это типичный случай дарвиновской эволюции, когда какой-то вариант (мутант) оказывается более приспособленным к условиям окружающей среды, чем предыдущий, и поэтому вытесняет его. Преимущество в приспособленности у этих вирусов заключается в большей заразности. Представим себе, что один зараженный человек, внутри которого случайно возник удачный вариант вируса (они всегда возникают случайно, это похоже на игру в рулетку, только здесь выпадают не числа, а изменения-мутации в геноме вируса), выделяет с выдыхаемым воздухом вирусные частицы, которые могут заразить, условно говоря, двух человек за единицу времени. А другой выделяет обычные вирусы, которые могут заразить только одного человека за это же время. Понятно, что более заразный вариант в конечном счете увеличит свою частоту в популяции. Судя по скорости распространения, британский вариант более заразен, чем исходный уханьский, а индийский, за счет своего набора мутаций, еще более заразен, чем британский.

- От чего зависит трансмиссивность (передаваемость) нового штамма? Это правда, что если год назад один инфицированный передавал ковид 2-2,5 новым людям, то сейчас один инфицированный индийским штаммом передает его 5-8?

- Количество заражаемых людей зависит от условий внешней среды, от того, введен локдаун или нет, носят ли люди маски и от многого другого. В целом, по изменению частоты какого-то варианта можно сделать математическую модель и сказать, что он заражает во столько-то раз более эффективно, чем другой. Причиной большей заразности всех популярных вариантов является то, что у них изменился S-белок на поверхности вирусных частиц и за счет этого они способны более эффективно и быстро связываться с поверхностью клеток человека.

«Питерский индус» победил «британского мутанта»

- По данным НИИ гриппа, индийский штамм оказался в Петербурге таким сильным, что практически вытеснил британский мутант.

- Анализ того, что происходит в России, затруднен тем, что количество проведенных анализов по полногеномному секвенированию коронавирусов у нас недостаточно. Если в мире определено более полутора миллионов таких последовательностей, то в России, огромной стране, сделано порядка 10 тысяч таких анализов. Поэтому сколько-нибудь полной картины того, что происходит в нашей стране, мы не имеем. Ограниченная картина, полученная на основании нескольких сотен последовательностей вирусов, выделяющихся из больных в Петербурге и Москве, говорит о том, что в последние две недели индийский штамм стал основным.

- То есть никто не знает, какие еще есть «более заразные» штаммы, кроме индийского, есть в стране и к чему нам в итоге готовиться. Можно предполагать все что угодно?

- Для того, чтобы иметь представление о том, что происходит в стране, нужно наладить массовое высокоэффективное секвенирование вирусов, полученных от различных людей и из различных мест. И осуществлять такой мониторинг систематически, во времени. Если единственный образец, взятый в Коми, оказался индийским вариантом, а другой, взятый в Курской области — обычным уханьским, очевидно, что делать выводы о распространении обоих вариантов ни в той, ни в другой области нельзя, данных просто недостаточно. Практически полное вытеснение ранних штаммов индийским вариантом, которое произошло в крупных российских городах и стало очевидной неожиданностью для властей, наглядно показывает, почему важно осуществлять постоянный мониторинг циркулирующих вирусов и их динамики. В течение второй половины апреля и почти всего мая количество официальных случаев заражения не менялось и оставалось на уровне 9 тысяч ежедневно. В апреле индийского штамма у нас не детектировалось, а к июню почти все заболевшие были им инфицированы. То есть подъем заболеваемости произошел после вытеснения ранних вариантов индийским. Если бы мониторинг проводился, можно было бы заметить, что в течение мая на общем постоянном фоне ежедневно инфицированных происходило увеличение доли зараженных индийским вариантом. Таким образом, можно было бы «взглянуть» в будущее и загодя подготовиться к вспышке, а не уверять общественность, что «в Багдаде все спокойно».

Штаммы с большим будущим

- Насколько защищает вакцина от индийского штамма? В Центре Гамалеи заявляют, что уже провели исследование эффективности «Спутника» в отношении новых вариантов вируса. О результатах пока не говорят.

- Я думаю, что они делают тоже самое, что делал «Пфайзер» и производители других вакцин. Берется сыворотка (фактически антитела) из крови привитых людей и определяется, насколько эффективно такая сыворотка нейтрализует вирус исходного и исследуемого варианта. Если антитела узнают вирус, то они связываются с ним и инактивируют его. Вирус теряет возможность заражать человеческие клетки, это можно измерить в лаборатории. Если вы видите, что антитела привитых людей инактивируют вирус, содержащий какой-то набор мутаций, то вы можете сделать вывод о том, что вакцина защищает. Полученные результаты говорят, что нейтрализация мутантных вирусов идет менее эффективно: требуется или больше сыворотки, или больше времени. Но это не означает, что вакцина не будет работать. Судя по данным в иностранной печати, эффективность защитного действия против индийского штамма снижается сильнее для аденовирусных вакцин (к ним относится «Спутник V»), чем для РНК вакцин «Модерна» и «Пфайзер».

- Что за зверь «московский» штамм? Одни ученые говорят, что это видоизмененный индийский, другие — что это чисто московский, «сваренный» в российской столице.

- С одной стороны, нам всем должно быть обидно, что есть уже и британский, и бразильский, и индийский, и южноафриканский штаммы, а российского нет. Мы опять оказались на обочине, в данном случае вирусологического прогресса. Даже вирусы у нас не хотят развиваться. С другой стороны, учитывая ограниченность исследований циркулирующих в России вариантов, сделать вывод о том, что своих штаммов с большим будущим у нас нет, нельзя. Конечно, в России были свои варианты, их не могло не быть, просто они не имели какого-то эпидемиологического значения. Утверждается, что московский штамм — производный от индийского, то есть несет какие-то дополнительные мутации, но является ли это чем-то значимым, сказать нельзя. Возможно, это просто «эффект основателя». Если исходно появившийся у нас вариант индийского штамма содержал несколько дополнительных мутаций, относительно стандартного индийского варианта, то все его потомки, распространившиеся в России за несколько месяцев, тоже будут содержать эти изменения. Значимость этих изменений можно будет определить с течением времени, если, например, наш локальный вариант начнет распространяться и вытеснять другие, включая обычный индийский вариант в других странах.

- Британский штамм вытеснил уханьский, индийский вытеснил британский. Значит ли это, что новый штамм окажется сильнее, и соответственно опаснее, индийского и уже вытеснит его?

- Вирусы мутируют всегда, это случайный процесс, характерный для всего живого. Некоторые мутанты получают преимущества, начинают быстрее размножаться за счет лучшей приспособленности к внешним условиям в конкретный момент времени. Чем выше уровень приспособленности, тем быстрее будет распространение мутантной формы. Результат такого процесса может быть разным в разных местах. У нас, при практически полном отсутствии каких-то ограничительных мер и наличии лишь небольшого количества привитых людей, решение, которое вирус «найдет», видимо, будет совсем другим, чем в тех странах, в которых уровень вакцинации высокий — здесь вирусу не в ком жить и изменяться, ведь мутации вируса возникают только в процессе инфекции. Соответственно, эпидемия скорее всего просто прекратится, вирус исчезнет, так как ему некого будет заражать с возможностью произвести вирусное потомство в достаточных количествах. В случае частичной вакцинации, возможен другой сценарий. Фактически существуют две группы — привитые и не привитые от COVID-19 граждане. Первых гораздо меньше, чем вторых. Давайте сыграем в игру, представим, что мы с вами два вируса, два биотеррориста, которые начинают заражать людей — в первую очередь, конечно не вакцинированных. Наши с вами «дети», которые возникают в результате этого заражения, будут чуть-чуть отличаться от нас, исходных, вариантов-«родителей». В лучшую или худшую сторону, мы не знаем. Таких вирусов, от нас произошедших, будет много, ведь количество непривитых велико и в каждом последующем зараженном человеке будут возникать новые и новые варианты. Эти варианты время от времени будут «бумкаться» в привитых людей и «пробовать» их на прочность. Некоторые удачные (с точки зрения вируса) варианты будут способны их заразить. Тогда уже в вакцинированных людях пойдет отбор вирусного потомства с большей приспособленностью, в частности с возможностью уходить от антител, нейтрализующих исходный вирус. Затем такие вирусы будут переходить обратно на непривитых людей, размножаться на них, а затем снова возвращаться к привитым — такой пинг-понг. В результате могут появиться варианты вируса, которые более эффективно будут заражать как невакцинированных, так и вакцинированных. Если бы все были вакцинированы, то такой итеративный процесс бы не пошел — мы с вами, два вируса-террориста, ткнулись бы на вакцинированную территорию, столкнулись бы с иммунным ответом и не смогли бы произвести достаточное количество вирусных детишек, среди которых могли бы оказаться более приспособленные варианты.

Вирусы борются за людей

- Врачи говорят, что индийский штамм не только более заразный по сравнению с предыдущими, но и дает более тяжелое течение болезни. Но ведь считается, что вирусу не выгодно убивать свою жертву, иначе где он будет жить. Есть ли надежда, что индийский вариант не такой беспощадный, как нам сейчас рассказывают?

- Вирусу, как любому другому живому существу, выгодно оставить потомство, и оставить его больше, чем другой вирус, который борется за тот же субстрат, например, как в обсуждаемом случае, за людей. А как этот результат достигается, с помощью какой стратегии, совершенно неважно. С одной стороны, насколько нам известно, «старые» вирусные болезни, например, оспа, не становились менее опасными с течением времени. С другой стороны, если вы посмотрите на официальную статистику того, что было в Индии, когда у них в сутки заражалось по 400 тысяч человек, судя по всему, индийским вариантом, а умирало по несколько тысяч, то смертность была ниже российской весной этого года, где на 8 тысяч зараженных умирало 400 человек. Конечно, есть вопросы к статистике в обеих странах, но четких данных об увеличении тяжести течения болезни нет.

-Пугает многих именно то, что по рассказам врачей новый штамм заражает больше молодых и детей. Последние вообще не защищены, так как для них еще нет вакцины.

- Я не видел каких-то определенных данных. В странах, где процент вакцинации высок, смещение в сторону молодых может быть вызвано тем, что процент вакцинированных среди них ниже, а уровень социальных контактов — выше.

- Сейчас с новой силой стали обсуждать теорию лабораторного происхождения COVID-19, хотя, казалось бы, все серьезные ученые давно сошлись во мнении естественного происхождения. Почему эта тема вдруг опять стала такой популярной?

- В США это связано с инициативой президента США Байдена, который дал поручение своим разведчикам расследовать возможность лабораторного происхождения вируса. Есть и запрос от американских ученых. 18 известных биологов призвали в открытом письме, опубликованном в журнале Science, более серьезно отнестись к этой версии. Проблема в том, что никакого четкого доказательства не может быть получено без полного доступа в Уханьский институт вирусологии, к людям, работавшим там до пандемии, лабораторным журналам и т.д. Это очень маловероятно. В отсутствие этого различные диванные биологи и конспирологи начинают искать косвенные свидетельства, ни одно из которых не может доказать лабораторное происхождение вируса. Это становится вопросом веры. Есть люди, которые верят в одно, в другое, в плоскую землю. Есть, которые верят в искусственное происхождение вируса. Спорить на эту тему не более продуктивно, чем обсуждать существование бога.