Коронавирус: всё что нужно знать

Александр Игоревич Бубнов (2021)

Коронавирус SARS-CoV-2, вызвавший пандемию пневмонии COVID-19, стал настоящим испытанием для всех стран мира. Информации о нем было крайне недостаточно. В данной книге собраны все сведения о семействе коронавирусов, в том числе о SARS-CoV-2 и его мутациях, подробно описаны этапы заражения, течения болезни, схемы медикаментозного лечения, диета, даны рекомендации по устранению постковидных синдромов и обработке помещения. Также в книге рассмотрены социально-экономические меры по преодолению кризисных явлений ввиду пандемии в различных странах мира, представлен прогноз развития эпидемической ситуации, в том числе дана оценка вероятности новых пандемий. Администрация сайта ЛитРес не несет ответственности за представленную информацию. Могут иметься медицинские противопоказания, необходима консультация специалиста.

3.COVID-19 — великий и ужасный

3.1.Общие сведения о коронавирусе, вызвавшем пандемию пневмонии нового типа

SARS-CoV-2 (Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2), ранее 2019-nCoV (англ. 2019 novel coronavirus) — оболоченый (+) одноцепочечный РНК-вирус, относящийся к роду Betacoronavirus подрода Sarbecovirus.

Коронавирусы, к которым относится SARS-CoV-2, обычно вызывают простуду, но к этому же семейству относятся опасные вирусы SARS-CoV и MERS-CoV, вызывающие тяжелый острый респираторный синдром и ближневосточный респираторный синдром соответственно.

Следует отметить что коронавирусная инфекция SARS-CoV-2 является зооантропонозной, то есть возможна передача от животных к человеку. Выяснено, что источником SARS-CoV были циветы, а MERS-CoV — одногорбые верблюды. Возможно, что и в случае SARS-CoV-2 источником инфекции являются животные — генетический анализ вируса выявил схожесть с коронавирусами, распространёнными среди подковоносных летучих мышей. Авторы работы, опубликованной в Nature Microbiology, определили, что SARS-CoV-2 и вирус летучей мыши RaTG13, выделенный из летучей мыши вида Rhinolophus affinis, разделились от 40 до 70 лет назад. Рассчитанная с помощью трёх разных биоинформатических подходов максимальная вероятность этого события пришлась на 1948, 1969 или 1982 год.

SARS-CoV-2 — это Betacoronavirus B, впервые выявленный 31 декабря 2019 года в результате анализа нуклеиновой кислоты у пациента с пневмонией, вызвал настоящую пандемию пневмонии нового типа COVID-19 и к весне 2020 года стал всемирной проблемой, в результате чего были закрыты многие границы и введены экстренные меры безопасности (карантин, строгая изоляция и так далее). Изначально именовался «китайским» вирусом, поскольку был обнаружен в г. Ухань КНР, затем мутировал в «итальянский» и «европейский» («испанский») штаммы, которые распространились по всему миру, в конце 2020 года появился новый штамм — «британский», в начале 2021 года — «южноафриканский».

Первыми геном вируса полностью расшифровали службы здравоохранения Китая, 10 января его сделали публично доступным. До 12 января 5 геномов были зарегистрированы в базе данных GenBank, к 26 января их количество выросло до 28. За исключением самого раннего генома, геномы находятся под эмбарго в GISAID. Филогенетический анализ доступен через Nextrain.

На данный момент в открытом доступе можно найти почти 300 000 последовательностей геномов SARS-CoV-2 (геном=набор генов), которые расставлены в филогенетическом дереве с 5 января 2020 года по сегодняшний день.

Длина РНК-последовательности коронавируса составляет около 30 000 нуклеотидов. РНК варианта Wuhan-Hu-1 (номер GenBank MN908947, RefCeq NC_045512) SARS-CoV-2 содержит 29 903 нуклеотида с нетранслируемыми участками длиной 281 и 325 нуклеотидов. Предполагаемые кодирующие области распределены по 10 белкам.

Размер вирионаSARS-CoV-2 составляет порядка 50-200 нанометров. Белковое моделирование, осуществлённое на основе расшифрованного генома вируса, показало, что рецептор-связывающий S-белок вируса может иметь достаточно высокую афинность белку человека ангиотензинпревращающий фермент 2 (АПФ2, англ. ACE2) и использовать его как точку входа в клетку. Именно АПФ2 является рецептором для вируса SARS-CoV-2, так же как и для вируса SARS-CoV. Вирус для проникновения в клетки человека использует белок SP, с помощью которого взаимодействует с белком басигином (CD147) заражаемой клетки человека

Генетически вирус на 80 % идентичен SARS-CoV. Однако, изучение аэрозолей продемонстрировало, что SARS-CoV-2 весьма эффективно распространяется даже в тех условиях, при которых SARS-CoV и MERS-СoV неактивны. Так, при температуре 23 градуса Цельсия и относительной влажности 53 процента SARS-CoV-2 сохраняется в аэрозольной суспензии 16 часов.

Индекс репродукции SARS-CoV-2, по данным Китайского центра по контролю и профилактике заболеваний, оценивается между 2 и 3, что по определению индекса соответствует количеству людей, которые заражаются от одного инфицированного, одно из исследований оценило среднее значение по состоянию на 22 января 2020 года в 2,2 (другое ранее проведённое исследование показывало диапазон 3,3–5,47).

Учитывая, что первые случаи заболевания COVID-19 были зарегистрированы в китайском городе Ухань, большинство заболевших было связано с местным оптовым рынком морепродуктов Хуанань, где продавались живые животные. На ранних этапах количество заражённых удваивалось примерно каждые 7,5 дней; к середине января 2020 года вирус проник и в другие провинции Китая — этому способствовал статус Уханя как важного транспортного узла и возросшее число поездок в связи с приближающимся китайским Новым годом. Зимой 2019–2020 годов большинство новых случаев заболевания и смертей приходилось на Хубэй — провинцию Китая, центром которой является Ухань; однако уже 26 февраля количество новых случаев COVID-19 за пределами Китая превысило количество заражений в пределах этой страны. В конце января 2020 года ВОЗ присвоила распространению заболевания статус «чрезвычайной ситуации международного значения», а в марте охарактеризовала его как мировую пандемию.

По данным на декабрь 2020 года было подтверждено 68,92 млн случаев заражения и 1,56 миллиона летальных исходов. При этом средняя смертность по всему миру составляла около 6-7 %, по странам: в России — 1,2 %, в Испании — 3%, в Мексике — 13%, в Соединенном Королевстве и Италии — 14 %, во Франции — 15,3 %, в США и Бразилии — 6 %, одна из самых высоких смертностей была зарегистрирована в Йемене — 29%.

По данным Яндекс.Стат на 23 февраля 2021 года в мире зарегистрировано более 112 млн. зараженных коронавирусом нового типа SARS-CoV-2 (COVID-19), из них со смертельных исходом почти 2,5 млн. человек.

В целом по миру больше половины случаев заболевания пришлось на США, Индию, Бразилию, Францию и Россию.

3.2.Мутации коронавируса нового типа

Прежде, чем говорить о мутациях вируса, следует понять, что же такое мутация и каков её механизм.

Итак, при репликации вирусного генома часто случаются ошибки, обычно это точечные мутации — замены, перестановки букв генетического кода, удаления. Особенно это характерно для РНК-вирусов, к которым относится и SARS-CoV-2. Для исправления ошибок есть специальные ферменты, но они не всегда успешно срабатывают, так что вирусы постепенно эволюционируют.

Поскольку защитная система организма распознает в белке-шипе чужака и вырабатывает особые белки-антитела, нейтрализующие инфекцию, то изменения белка-шипа (или же мутации) могут приводить к ускользанию коронавируса от тестов, сформированного иммунитета и некоторых вакцин.

Поэтому исследователи с самого начала эпидемии выборочно секвенировали геном возбудителя, чтобы следить за его эволюцией. Результаты со всего мира загружают в базу GISAID. Сейчас там уже более полумиллиарда образцов.

С начала вспышки болезни в Китае до марта 2020 года, на основе анализа 103 публично доступных геномов SARS-CoV-2 было обнаружено не менее 149 изменений. Как показало исследование, коронавирус выделился в два подтипа (клайда): наиболее часто встречающийся L (70 %) и S (30 %).

Подтип L чаще встречался на ранних этапах вспышки в Ухане, однако к началу января 2020 года его частота снизилась. Человеческое вмешательство оказало сильное селективное давление на этот подтип, который может быть более агрессивен и распространяется быстрее.

С другой стороны, сравнительная распространённость подтипа S, который эволюционно старее и менее агрессивен, вероятно, возросла в силу более слабого селективного давления.

Чуть позже был выделен подтип или клайд О.

Первоначальное разделение вирусов SARS-CoV-2 на клайды базировалось на минорных мутациях в структуре генома, которые не имели значения для практического здравоохранения, поскольку не изменяли биологические свойства вируса (вирулентность, контагиозность, чувствительность к противовирусным препаратам).

В дальнейшем, циркулирующие штаммы SARS-CoV-2 также продолжали накапливать отдельные точечные мутации в геноме, которые привели к выделению следующих двух подтипов: клайда V в середине января 2020 года (с мутациями в белках NSP6 и ORF3) и клайда G с характерной мутацией D614G. Данный клайд также разделился впоследствии (примерно с февраля 2020 года) на два подклайда GR и GH, самые распространенные в мире. Большинство выделенных в России вирусов также относятся к клайду G (GR и GH).

D614G расшифровывается как замена в молекуле белка 614-й по счету аминокислоты аспартата (обозначается буквой D) на глицин (G). Именно благодаря этой мутации вариант быстро распространился по всему миру. Но на опасность вируса она не повлияла. В настоящее время известно около 50 цепочек вируса мутации D614G.

Молекулярные биологи из Нью-Йоркского геномного центра и Нью-Йоркского университета заявили:

«Широко распространенная мутация D614G значительно ускоряет передачу вируса между самыми разными типами человеческих клеток, включая клетки из легких, печени и кишечника. Одной из причин повышенной заразности вируса может быть то, что эта мутация делает SARS-CoV-2 более стойким к человеческим ферментам».

Известный в Германии вирусолог Александер Кекуле высказал мнение, что по всему миру распространилась «итальянская мутация» коронавируса SARS-CoV-2 (99,5% всех случаев заражения). Произошло «генетическое изменение» вируса, который стал «заразнее, чем изначальный уханьский вариант» из Китая.

В конце 2020 года, по мере распространения коронавируса по миру, обнаружились и другие мутации:

— VOC-20212/01, найден в Великобритании.

— Cluster 5, найден в Дании (результатом обнаружения стал карантин и умерщвление норок);

— 501.V2.Variant, найден в Южной Африке.

Что касается «британского» штамма B.1.1.7, то он был зафиксирован осенью 2020 года. Произошло это в английском графстве Кент, отсюда и название — кентский, британский. Подскочила заболеваемость, многие страны прекратили сообщение с Соединенным Королевством. Эксперты признали, что этот вариант возбудителя более заразен. Ему присвоили код — VUI-202012/01: он включает аббревиатуру термина Variant Under Investigation (вариант на рассмотрении), а дальше по порядку — год, месяц и номер. Уже в середине января 2021-го на брифинге в Агентстве здравоохранения Великобритании заявили, что новый вариант доминирует в стране и, по предварительным оценкам, он более опасен. Код изменили на VOC-202012/01, где VOC — Variant of Concern (вариант, вызывающий тревогу). VOC-202012/01 произошел от D614G и уже сформировал собственную линию — B.1.1.7. Всего в нем 14 мутаций, из которых значимы три — и все в белке-шипе.

Белок-шип (S-белок) очень большой, это цепь из 1273 пептидов, скрученная и перевитая. Его головная часть служит, фигурально выражаясь, отмычкой от замка в клетку человека. За изменениями этой отмычки ученые наблюдают особенно тщательно, поэтому их сразу насторожила мутация N501Y. Всего лишь замена одной аминокислоты на другую — но вирус стал более заразным.

Еще одна мутация — P681H — обнаружена в том месте, где расщепляется белок. Само по себе это расщепление — новация SARS-CoV-2. Считают, что она делает патоген более вирулентным. К чему приведет ее изменение, еще предстоит выяснить.

Третье значимое изменение — делеция 69-70, удаление шести оснований в гене, кодирующем аминокислоты 69 и 70. Как выяснилось, это сбивает с толку некоторые ПЦР-тесты, в частности системы TaqPath фирмы ThermoFisher Scientific — их широко используют в Великобритании. Они дают положительный результат, если в образце обнаружены сразу три следа возбудителя — из белка-шипа, нуклеокапсидного белка (внутренняя оболочка вируса) и неструктурных белков. Делеция 69-70 приходится как раз на тот участок, который анализирует тест, поэтому результат получается ложноотрицательным.

Однако этот «прокол» тест-систем британцы обернули в свою пользу. Поскольку в 99,6 процента случаев ложноотрицательный результат совпадает с делецией 69-70, а она, в свою очередь, служит маркером VOC-202012/01, то по числу тестов можно буквально в реальном времени следить за распространением нового варианта возбудителя. Сейчас он доминирует в Великобритании и быстро идет по миру.

Отслеживая контакты зараженных этой версией коронавируса, ученые выяснили: скорость распространения у нее на 25-40 процентов выше, чем обычно. И риск смерти больше в 1,65 раза.

Мутации в спайк-белке. Синие — найдены более ста раз, серые — менее ста раз, розовые — в сайтах гликозилирования, желтые — мутации на участке, цепляющемся за мембрану клетки. Зеленая спираль — человеческий рецептор ACE2.

Что касается мутации, зафиксированной в Дании, то всего было выявлено пять кластеров норковых вариантов SARS-CoV-2. Датский государственный институт сывороток (SSI) определил их как кластеры 1-5. В кластере 5, также называемом SSI как ΔFVI ‑ spike, было подтверждено несколько различных мутаций в спайковом белке вируса. Специфические мутации включают 69-70deltaHV (делеция остатков гистидина и валина в 69-м и 70-м положениях в белке), Y453F (изменение тирозина на фенилаланин в положении 453, внутри рецептор-связывающего домена спайкового белка), I692V (изолейцин на валин в положении 692), M1229I ( метионин на изолейцин в положении 1229) и неконсервативная замена S1147L. Связанные с норкой мутации, которые частично напоминают мутации, обнаруженные в Дании, хотя и являются частью отдельной геномной группы, известны в Нидерландах.

Конец ознакомительного фрагмента.