Мутации коронавируса в свете третьей волны пандемии инфекции COVID-19

По данным на дату написания статьи – 19 апреля 2021 года, общее количество зараженных вирусом SARS-CoV-2 в мире составляет более 142 млн. человек, число погибших – более 3 млн. Таким образом, количество случаев заражения за последние 2 недели – с 06.04.21 по 19.04.21 увеличилось на 10 млн. человек. [1]. В России на эту же дату общее число заболевших составляет более 4,5 млн. человек, погибших – более 105 тысяч человек [2].

Наиболее лидируют в количестве смертей от COVID-19 (показатель в расчете на 100 тыс. населения): Великобритания – 201,8; Италия – 192,7; Бразилия – 181,8; США – 175,0; Испания – 165,8; Франция – 151,2;. Для России такой показатель равен 70,7 на 100 тыс. человек населения (данные от 18.04.21). Важным коэффициентом степени распространения вируса является показатель Rt - как отношение числа новых выявленных случаев заражения за последние 4 дня к числу новых случаев за предыдущие 4 дня. Значение показателя > 1 говорит об ухудшении эпидемиологической ситуации и большем распространении инфекции. В Индии, Бразилии, Турции, Италии показатель Rt по данным от 18.04.21 превышает значение 1. В России такой показатель равен 1,07, в США – 0,92 [3].

Приведенные сведения убедительно свидетельствуют о 3-й волне пандемии, которая официально зафиксирована во многих странах мира. Данные обстоятельства связаны с формированием и широким распространением штаммов коронавируса SARS-CoV-2, подвергшимся генетическим мутациям.

Мутация представляет собой молекулярно-биологический процесс, когда в процессе вирусной репликации происходят «сбивки» на этапах транскрипции и трансляции, т.е. во время «перезаписи» генетического кода с РНК вируса на ДНК клетки хозяина. Такие ошибки в ДНК приводят к формированию измененных генов, кодирующих белки вируса, вследствие чего появляются такие новые вирусы-мутанты, с измененными свойствами собственных белков.

Главные мутации короновируса происходят в гене гликопротеинового S-белка (D614G), RBD-домене (N501Y) и сайте расщепления фурином (P681H). Так, мутация в S белке приводит к замене аспарагиновой аминокислоты (сокращенно D) на аминокислоту глицин (сокращенно G). Американские исследователи экспериментально показали, что давно обсуждаемая мутация D614G в гене S-белка коронавируса SARS-CoV-2 повышает его инфекционность, поэтому данный вариант вируса распространяется быстрее. Вирусный белок с такой мутацией также и более стабилен. Мутации в рецептор-связывающем домене (RBD-receptor binding domain), обладают более высоким сродством к рецептору ангиотензин-превращающего фермента 2 типа (АСЕ2) эпителиальных клеток человека, что позволяет коронавирусу увереннее в них проникать.

Основные мутационные линии вируса SARS-CoV-2:

1. «Британский» штамм коронавируса. Название: B.1.1.7. Наиболее важные мутации, которые он содержит: - N501Y (данная мутация делает вирус более заразным), 70del-69 и P681H. ВОЗ сообщила, что «британский» штамм коронавируса был выявлен как минимум в 60 странах.

2. «Южноафриканский» штамм коронавируса. Названия: B.1.351 и 501Y. V2. Наиболее важные мутации, которые он содержит: N501Y, К417Н, E484K. Последняя мутация мутация считается самой опасной - вирусы с мутацией E484K способны эффективнее уклоняться от антител, полученных из плазмы крови пациентов, выздоровевших после COVID-19. Ученые предупредили, что штамм, обнаруженный в Южной Африке, передается примерно на 50% быстрее и преодолевает некоторые антитела, вырабатываемые в ответ на другие варианты вируса.

3. «Бразильский» штамм коронавируса. Название: B.1.1.248

Наиболее важные мутации, которые он содержит - N501Y, E484K.

«Бразильский» штамм наиболее заразный на сегодняшний день. Он обладает устойчивостью к иммунитету, приобретенному после первой волны коронавируса.

Итак, основная мутация коронавируса - N501Y, она содержится в гене, кодирующем синтез S-белка («шипа», Spike). Данная мутация характерна и для двух других штаммов — «южноафриканского» и «бразильского». Эта мутация, изменяет форму «шипа» (S-белка), с помощью которого он эффективнее прикрепляется к рецептору ACE2. По данным авторов, «британский» штамм с указанной мутацией на 50-70% заразнее, чем классический вирус SARS-CoV-2.

4. Следует отметить, что самым доминирующим в Европе стал так наз. «испанский штамм» коронавируса - линия 20A.EU1, основная мутация в S-белке, которая называется A222V. Иммуноглобулины менее эффективно нейтрализуют «испанский» штамм коронавируса.

5. «Калифорнийский» штамм. Открыт в США - название CAL.20C, основные мутации: S13I, W152C и L452R.

6. «Румынский» штамм – разновидность «британского» - устойчив к вакцинам(линия B.1.1.7 + E484K, основные мутации: E484K).

7. Сибирский и Северо-западный штамм короновируса. Это вновь формируемые новые мутации на территории России. Пока данных об этих штаммах немного, но известно, что мутации также происходят в зоне гена, ответственного за S-белок.

По данным Роспетребнадзора, на 16.апреля 2021 года в РФ идентифицированы 192 образца британского штамма, 21 – южноафриканского штамма [6-9].

Исследователи из Великобритании сообщили, что риск смерти у людей, зараженных «британским» штаммом B.1.1.7, выше, чем у зараженных другими штаммами, в среднем на 64%. Абсолютный риск смерти возрастает от 2,5 до 4,1 смертей на 1000 случаев заражения [10].

Ученые из Кейптауна и Йоханнесбурга (ЮАР) исследовали антитела у 89 человек, госпитализированных с COVID-19 в начале 2021 года. Авторы показали, что COVID-19, перенесенный во время первой волны, не дает защиты от некоторых новых вариантов вируса. Однако у людей, инфицированных «южноафриканским» штаммом SARS-CoV-2, есть нейтрализующие антитела против старых вариантов вируса, а также против «бразильского» штамма.

Ученые из США исследовали когорту беременных и кормящих матерей, получивших вакцину Pfizer/BioNTech или Moderna. Они показали, что уровни IgG, IgA и IgM к S-белку и рецептор-связывающему домену (RBD) увеличивались в крови женщин из обеих групп. Антитела, особенно IgG, передавались ребенку через плаценту и материнское молоко. Авторы показали, что материнские IgG могут преодолевать плацентарный барьер. IgG к S-белку и RBD-домену были обнаружены во всех десяти образцах пуповинной крови. Уровень антител к SARS-CoV-2 был значительно выше у вакцинированных женщин, чем у переболевших COVID-19 а концентрация IgG в крови матери увеличивалась после второй дозы вакцины [12].

Данный факт свидетельствует в пользу проведения вакцинации данного контингента.

Японские ученые, в частности Yoriyuki Konno с соавторами в работе 20 года показали, что белок, экспрессируемый с гена ORF3b нового коронавируса SARS-CoV-2 сильно подавляет синтез интерферонов I типа у пациентов с COVID-19./ При этом вирус чувствителен к интерферонам, что говорит об их потенциальной эффективности для терапии коронавирусной инфекции [13].

В этой связи, в клиническом плане представляется целесообразным в качестве мер активной противовирусной защиты обеспечить пациентам назначение препаратов рекомбинантного интерферона –α2b с антиоксидантами, как в довакцинный период, когда идет процесс образования вируснейтрализующих антител, так и в поздний поствакцинный период, когда титр антител после проведенной вакцинации начинает снижаться. Примером такого комплексного интерферонсодержащего лекарственного средства является отечественный препарат Виферон.

Список литературы:

1.https://coronavirus-monitor.ru/;

2. https://стопкоронавирус.рф/;

3. https://стопкоронавирус.рф/;

4. Zhang l., et al. // The D614G mutation in the SARS-CoV-2 spike protein reduces S1 shedding and increases infectivity. // bioRxiv preprint, 2020, DOI: 10.1101/2020.06.12.148726;

 5. Wrapp, D. Wang N., Corbett K.S., Goldsmith J.A. et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation // Science 13 Mar 2020:Vol. 367, Issue 6483, pp. 1260-1263;

6. Zhang W., et al. // Emergence of a Novel SARS-CoV-2 Variant in Southern California // JAMA. published online February 11, 2021, DOI: 10.1001/jama.2021.1612;

7. Walensky R.P., Walke H.T., Fauci A.S., SARS-CoV-2 Variants of Concern in the United States-Challenges and Opportunities // JAMA. 2021;325(11):1037-1038. doi:10.1001/jama.2021.2294;

8. https://spid.center/ru/articles/2937;

9. https://www.kommersant.ru/doc/4781182?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop;

10. Challen R., et al. // Risk of mortality in patients infected with SARS-CoV-2 variant of concern 202012/1: matched cohort study // BMJ 2021;372:n579, published March 10, 2021, DOI: 10.1136/bmj.n579;

11. Тhandeka Moyo-Gwete, et al. // SARS-CoV-2 501Y.V2 (B.1.351) elicits cross-reactive neutralizing antibodies. // bioRxiv, 2021, DOI: 10.1101/2021.03.06.434193v2;

12.Gray K.J., et al. // COVID-19 vaccine response in pregnant and lactating women: a cohort study // AJOG, published March 25, 2021, DOI: 10.1016/j.ajog.2021.03.023;

13.Konno Y. et al. SARS-CoV-2 ORF3b is a potent interferon antagonist whose activity is further increased by a naturally occurring elongation variant. //bioRxiv, May 12, 2020; DOI: 10.1101/2020.05.11.088179.