COVID-19: что мы знаем и чего не знаем

1. Откуда взялся SARS-CoV-2?
Китайское правительство сообщило о первых случаях «пневмонии неизвестной этиологии» в Ухане 31 декабря, но вирус появился в Китае на несколько недель раньше. В январе количество случаев заражения в Китае начало быстро нарастать, в стране ввели карантин в нескольких крупных городах [4]. Параллельно вирус стал распространяться сначала по разным частям региона (китайские специальные административные регионы Гонконг и Макао, Тайвань, Япония, Корея, Сингапур), затем первые случаи обнаружили в США и Европе (во Франции). Сейчас уже несколько недель как именно Европа стала эпицентром эпидемии. Ситуация же в Китае стабилизируется, и власти заявили, что жесткий карантин в Ухане планируется снять 8 апреля. Тем не менее есть вероятность наступления второй волны заболевания, как случилось, например, в Гонконге (китайском SAR): туда возвращаются его жители, которые не могли вернуться раньше из-за карантина, и завозят вирус снова. Подробно об истоках вируса и хронике эпидемии «Биомолекула» уже писала [2], [3].

Команда исследователей показала, что геном вируса, выделенного у группы пациентов с атипичной пневмонией после посещения Уханя, на 89% совпадает с вирусом летучих мышей SARS-like-CoVZXC21 и на 82% — с человеческим вирусом SARS-CoV [5], эпидемия которого случилась в 2002–2004 годах. По этой причине вирус получил название SARS-CoV-2 [6]. Также геном вируса совпадает на 96% с геномом вируса летучих мышей RaTG13 (GenBank Sequence ID: MN996532.1)

Если у вас возникают сомнения в естественном происхождении вируса, ознакомьтесь с постскриптумом к этой статье.

2. Что особенного в этой эпидемии?
Стоит отметить, что эпидемии и даже пандемии случаются с человечеством довольно регулярно (о некоторых из них «Биомолекула» писала: «Объяснена различная вирулентность вирусов гриппа — возбудителей “испанки”» [7]), и переход вируса с животного на человека — тоже не редкость. Например, если даже вспомнить недавние случаи, вирус Зика передается через укус комара [8]; вирусы, вызывающие другие опасные заболевания SARS и MERS, попали к человеку через мясо диких животных (природные носители этих вирусов — летучие мыши); названия птичьего и свиного гриппов говорят сами за себя; заразиться вирусом Эбола можно при контакте с естественными жидкостями из организмов, например, обезьян, которые в свою очередь подхватили вирус от крылановых [9]. Но есть ли что-то необычное в эпидемии SARS-CoV-2?

«Особенность в том, что она случилось в XXI веке, — комментирует вирусолог Андрей Летаров. — Существенно изменились возможности человечества по борьбе с такими инфекциями. Изменились и этические установки: принято считать, что сейчас жизнь отдельного человека стала более важной ценностью для общества, чем, например, в XX веке. И можно предположить, что в середине XX века на такую эпидемию мало бы внимания обратили, лишь потом в семейных преданиях говорили бы, что “когда твоя бабушка была молодая, ходила какая-то страшная болезнь”.

Если сейчас не делать вообще ничего по предотвращению эпидемии, то потери, в сухом бухгалтерском подсчете, не будут очень большими, по сравнению с ежегодной смертностью от других причин. Биологически ничего экстраординарного в этой эпидемии нет.

Возможно, на мой взгляд, особенностью этого вируса является то, что для заражения нужно совсем небольшое его количество. Это рассуждение основано на том, что при таких симптомах люди продуцируют мало инфекционных аэрозолей (из чего можно было бы сделать вывод, что передаваться вирус должен не очень хорошо), но коэффициент R0 [«базовая способность к размножению», среднее количество людей, которых может заразить один носитель вируса — прим. автора] при этом больше двух. Основной способ передачи вируса, как указывает ВОЗ, — контактный или капельно-контактный, значит, “доза” вируса, необходимая для заражения, низка. И это объясняет также и проблемы с диагностикой: концентрация вируса в разных биологических жидкостях больного довольно низка, и обнаружить его может быть сложно».

Сейчас никто не знает, сколько будет продолжаться эпидемия SARS-CoV-2, но, предположительно, вспышки заболеваемости могут продолжаться в зимний сезон и после основной эпидемии [10]. Еще некоторые предположения о том, какие биологические особенности нового коронавируса «помогли» ему вызвать такую глобальную эпидемию, можно прочесть в статье Why the coronavirus has been so successful [11].

3. Сколько штаммов вируса выявлено и что это значит?
В статье в National Science Review от 3 марта 2020 года ученые при анализе 103 геномов вируса выделили два штамма: типа L и типа S, причем указали, что более агрессивный L мутировал из S [12]. Позднее они сделали апдейт: употребление термина «агрессивный» было неверным и вводящим в заблуждение (misleading). Сейчас, даже после анализа гораздо большего количества сиквенсов, все еще трудно точно сказать, насколько значимы различия штаммов коронавируса для течения и исхода COVID-19. Возможно, чтобы окончательно ответить на этот вопрос, понадобится немало времени.

«SARS-CoV-2 — это РНК-содержащий вирус, который в силу особенностей своего воспроизводства достаточно часто подвергается мутациям, — рассказывает вирусолог Андрей Летаров. — Уже сейчас наблюдается несколько десятков различных генетических линий вируса, причем их филогения (родственные отношения) хорошо коррелирует с местом выделения изолятов, то есть распространение вируса по планете происходит в масштабах времени, сопоставимых с накоплением генетических изменений в его геноме. Однако не все мутации имеют сколько-нибудь существенное значение. В определенной обстановке та или иная мутация может иметь больший репродуктивный успех, и тогда этот вариант получит большее распространение в определенной местности. И тогда мы сможем говорить о появлении нового штамма. Важно, чтобы это были не просто отличия по последовательности, но и отличия, которые сопряжены с изменением экологически важных свойств вируса, например, его контагиозности или тяжести заболевания, которое он вызывает.

Я, как и другие биологи, надеюсь, что варианты вируса, которые дают менее заметные проявления, будут приобретать большее распространение в популяции. Например, сейчас, на волне психического напряжения, связанного с эпидемией, люди стали гораздо серьезнее относиться к симптомам ОРВИ, и если раньше можно было наплевать на кашель и небольшую температуру и пойти работать, то сейчас люди всё меньше и меньше начинают так себя вести, значит, меньше заражают окружающих, и вирус медленнее распространяется. Поэтому логично предположить, что если появится вариант вируса, который дает менее выраженные клинические симптомы, которые люди не очень замечают, то это обещает вирусу больший репродуктивный успех, поскольку его “задача” — не убить как можно больше людей, а распространиться как можно более широко. Поэтому есть основания считать, что в данной ситуации по мере развития эпидемического процесса будут появляться такие формы вируса, заражение которыми будет проявляться всё меньше и меньше. Чем больше людей переболеет, включая тех, кто перенесет инфекцию бессимптомно, тем больше будет коллективный иммунитет [о нем мы поговорим ниже — прим. автора] и тем скорее это все закончится.

В целом, сейчас вообще не стоит особо обращать внимание на информацию о количестве штаммов: пока прошло мало времени с начала эпидемии, мы толком не знаем, какие свойства разных типов вируса есть и какие будут найдены».

4. Что происходит с вирусом SARS-CoV-2 в организме?
Наглядно попадание вируса в клетку, образование новых вирионов и распространение вируса по организму показано поэтапно на рисунке 1 с использованием графики The New York Times.

1/6
Рисунок 1а. Заражение SARS-CoV-2 клеток человека. SARS-CoV-2 проникает в организм через нос, рот или глаза, добирается до дыхательных путей и прикрепляется к альвеолярному эпителию (рецептор коронавируса — ангиотензинпревращающий фермент 2, ACE2) [13]. После того, как рецептор-узнающий белок Spike связывается с рецептором, вирусная частица попадает внутрь клетки путем эндоцитоза.

How Coronavirus Hijacks Your Cells
Есть основания думать, что новый вирус поражает дыхательные пути меньше, чем SARS-CoV. Рассказывает врач-пульмонолог Василий Штабницкий: «Учитывая высокую летальность первого SARS и MERS, можно говорить о том, что механизмы повреждения тканей у них схожие. И нам, конечно, крупно повезло, что летальность от SARS второго типа гораздо ниже, иначе паника была бы гораздо более выраженная.

Насчет механизма заражения можно отметить несколько важных моментов. Во-первых, вирус может непосредственно размножаться в альвеолярном эпителии, или альвеолоцитах, и повреждать легочную ткань напрямую. Во-вторых — цитокиновый шторм, массированный выброс воспалительных веществ. Это защитный механизм организма: он борется с инфекцией, выбрасывая различные активные молекулы, но вместо борьбы получается полное уничтожение легких и развитие чего-то вроде септического шока (хотя относительно септического шока у вирусных инфекцией — это очень дискуссионный вопрос). И третий момент, тоже очень интересный, но не до конца понятный, — это то, как коронавирус взаимодействует с моноцитами: судя по всему, размножается в этих клетках и каким-то образом мешает работе иммунной системы. Возможно, именно с этим связано достаточно длительное течение этой инфекции, быстрое распространение и тот факт, что человек становится заразным не только до возникновения клинических симптомов, но, возможно, остается какое-то время заразен и после выздоровления. Эти особенности, конечно, не играют нам на руку».

Иммунолог Дмитрий Купраш подтверждает, что, согласно литературным данным, при тяжелом течении заболевания наблюдается заражение вирусом моноцитов (что приводит к чрезмерному неспецифическому воспалению), а кроме того — уменьшение количества Т-лимфоцитов (что приводит к иммуносупрессии), «то есть нечем ни дышать, ни с вирусом бороться».

Пока что подробности того, какие именно структурные характеристики вируса с какими патогенетическими механизмами связаны, еще мало ясны. Например, есть данные, что вирусный белок nsp (nuclear shuttle protein) способен блокировать врожденный иммунный ответ хозяина и что одна из субъединиц гликопротеинов «шипов» оболочки вируса высококонсервативна. В теории и то, и другое можно использовать для создания терапии против вируса. Однако все это требует дополнительных исследований [4].

«Механизмы взаимодействия SARS-CoV-2 с иммунной системой еще недостаточно изучены, — продолжает Дмитрий Купраш. — Как указано в недавнем обзоре в The Lancet [14], особенностью тяжелой коронавирусной инфекции может быть ее усиление за счет взаимодействия Fc-рецепторов иммунных клеток с антителами против S-белка оболочки (Spike — “шип”, тот самый белок, из-за которого частица вируса похожа на корону). Пишут, что антитела против S-белка могут не защищать от инфекции, а, наоборот, помогать проникновению вируса в иммунные клетки. Поэтому при разработке вакцины следует особенно тщательно проводить испытания на животных».

Подробнее про разработку лекарств и вакцин читайте ниже.

5. Какие хронические заболевания повышают риск тяжелого протекания заражения?
Клинический спектр проявлений COVID-19 варьирует от полного отсутствия симптомов до состояний с дыхательной недостаточностью, требующей искусственной вентиляции легких и поддержки в отделении интенсивной терапии, с сепсисом, септическим шоком и полиорганной недостаточностью. Такие тяжелые состояния случаются, по некоторым оценкам, в 5% случаев , причем преимущественно у пациентов пожилого возраста [4].

Стоит отметить, что те оценки по тяжести симптомов и смертности, которые можно встретить в прессе, возможно, окажутся завышенными, говорят эксперты [15], поскольку часто в расчет берутся только случаи подтвержденного заражения. У большинства же болезнь проходит или бессимптомно, или в мягкой форме, и люди даже не подозревают, что болеют. Количество таких случаев оценить сложно, поскольку для этого требуется массовое и очень надежное тестирование на наличие вируса, а также тестирование на антитела, которое бы показало, переболел человек вирусом или нет.

Какие факторы повышают риски тяжелого протекания заболевания, кроме возраста?

«Достоверно известно, что наличие сердечно-сосудистого заболевания (ССЗ) и сахарного диабета (судя по всему, обоих типов, хотя в первую очередь — второго) связано с большим риском для пациента, — говорит Василий Штабницкий. — Банальная гипертония может стать фактором, вредящим пациенту, не говоря уже и о таких заболеваниях как аритмия и ишемическая болезнь сердца. Как это ни парадоксально, дыхательные проблемы не являются главным фактором риска. Респираторные заболевания тоже играют свою роль , но она гораздо более скромная: астма, например, не является фактором риска, судя по той информации, которая у нас есть».

Государственная служба здравоохранения Великобритании и CDC, тем не менее, относят людей с тяжелыми респираторными заболеваниями (муковисцидозом, тяжелой астмой и тяжелой хронической обструктивной болезнью легких и пр.) к группе риска (см. врезку).

Кто входит в группу риска?
Помимо людей старше 65 лет и людей с диабетом и ССЗ, в группу риска сейчас включают и людей с определенными заболеваниями или на определенных стадиях лечения [16], [17]. К ним относятся:

реципиенты трансплантатов сóлидных органов;
люди с некоторыми видами рака, или находящиеся на определенных стадиях лечения (иммунотерапия, химиотерапия, облучение), или принимающие определенные препараты — подробности здесь;
люди с тяжелыми респираторными заболеваниями;
люди с редкими заболеваниями и врожденными нарушениями обмена веществ, значительно увеличивающими риск инфекций;
люди, получающие иммуносупрессивную терапию и более чувствительные к инфекциям;
люди с ожирением при ИМТ >40;
беременные женщины с пороками сердца.
А как особенности иммунной системы влияют на тяжесть заболевания?

«Об этом известно мало, — говорит Дмитрий Купраш, — но можно проводить аналогии с SARS, поскольку наблюдается значительное структурное сходство В-клеточных и Т-клеточных эпитопов двух вирусов. Для SARS-CoV (который после появления SARS-CoV-2 стали называть SARS-CoV-1) показаны ассоциации определенных аллелей главного комплекса гистосовместимости (HLA) обоих классов с тяжестью заболевания. Это отражает тот общий факт, что Т-лимфоциты видят любой вирус “через призму” молекул HLA, и в зависимости от того, какие варианты HLA присутствуют у данного индивидуума, картина будет разной.

Однако имеющихся для SARS-CoV-1 данных недостаточно, чтобы влиять на выбор поведения или стратегии лечения (например, пока не описаны “защитные” аллели, делающие тяжелое течение невозможным). С SARS-CoV-2, вероятно, ситуация будет такой же. Однако если вирус широко распространится в популяции, и будет набрана большая статистика, могут появиться какие-то конкретные рекомендации, касающиеся персональной генетики (хотя мне кажется, что это маловероятно)».

6. Какими методами борются с вирусом сейчас?
Первая стадия борьбы — это идентификация вируса. Симптомы COVID-19 неспецифичны, их можно спутать с заражениями другими вирусами, например, гриппом, риновирусом (вирусом обычной простуды), метапневмовирусом человека (HmPV), респираторно-синцитиальным вирусом (RSV) и другими [4].

Поэтому применяют тесты для однозначного определения именно нового коронавируса (о тестах мы писали в первой части ответов на вопросы [1]). Например, буквально несколько дней назад FDA одобрило тест-систему от Cepheid, результат с помощью которой можно получить всего за 45 минут, причем персоналу не надо проходить специального обучения для проведения тестирования. Также появилось заявление сингапурских ученых о создании теста, который выдает результат и вовсе за 5–10 минут [18].

Специфического лекарства от SARS-CoV-2 еще нет, и врачи лечат болезнь симптоматически (информация суммирована на рис. 2). В тяжелых случаях может понадобиться оксигенотерапия и искусственная вентиляция легких. Как уже было отмечено выше, поражение легких часто является следствием излишней активации иммунной системы — так называемого цитокинового шторма. «При нем повышается уровень воспалительных цитокинов в крови, в частности, IL-6, — комментирует ситуацию редактор «Биомолекулы» Илья Ясный, руководитель научной экспертизы фармацевтического фонда «Инбио Венчурс». — Поэтому уже применяются антитела против этого цитокина, и компания Roche начала клиническое исследование фазы 3 у пациентов с COVID-19».

В качестве терапии из доступных средств исследуют альфа-интерферон и препарат лопинавир/ритонавир. Потенциально, по выводам, сделанным из доклинических исследований, возможно применение ремдезивира (GS-5734). Это противовирусный препарат, ингибитор РНК-полимеразы, который in vitro оказался эффективен против множества РНК-вирусов и был протестирован на модели MERS-CoV [4], [19], [20].

Воздействие экспериментальных препаратов
Рисунок 2. Воздействие экспериментальных препаратов, которые могут прерывать цикл репликации нового коронавируса на разных стадиях. На рисунке указан препарат камостата мезилат; остальные подробности — в тексте.

[42]
Исследования в Китае показывают, что эффективен и «приемлемо безопасен» (acceptable safety) оказался старый препарат для лечения малярии хлорохинфосфат [21]. Хотя это лекарство еще не одобрено для лечения COVID-19, в США компании Novartis, Mylan и Teva передают миллионы этих таблеток американским больницам и стараются наладить производство хлорохина и гидроксихлорохина на своих заводах.

Дополнительно об использовании старых лекарств в борьбе с новой эпидемией можно прочесть в статье How scientists are working 24/7 looking for old drugs that might treat COVID-19 [22].

«Разработка нового лекарства с нуля занимает лет восемь в среднем, в экстренной ситуации можно немного ускорить этот процесс, — говорит Илья Ясный. — Поэтому первое, за что все берутся, — это перепозиционирование существующих лекарств. (В новой статье Nature The pandemic pipeline [23] прекрасно описана ситуация с разработкой лекарств.) В этом направлении ведутся исследования японского фавипиравира, но результат пока неясен [в Китае его уже одобрили к использованию еще в середине февраля — прим. автора].

Только что было опубликовано французское исследование гидроксихлорохина в сочетании с азитромицином [24]. В группе, где пациенты получали комбинацию препаратов, на первый взгляд исходы были очень хорошие. Однако при внимательном рассмотрении публикации оказалось, что проведение исследования есть за что покритиковать: например, не были учтены пациенты, которые выбыли из исследования по разным причинам (среди них были и смертельные случаи). В общем, в достоверности данных можно усомниться, и рекомендовать эту комбинацию еще рано.

Большое возмущение вызвал и твит Дональда Трампа (рис. 3), где он призывает всех срочно принимать это сочетание препаратов. Такая комбинация в целом довольно токсична, поэтому всем точно не надо ее принимать в целях профилактики. В качестве терапии — может быть, если это будет доказано в дополнительном исследовании».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *