Российские ученые объяснили, как появились опасные варианты коронавируса

Результаты работы опубликованы в журнале eLife. Все вирусы, в том числе вирус SARS-CoV-2, вызвавший пандемию коронавируса, со временем меняются. Чем дольше вирус циркулирует в популяции и чем больше людей болеет, тем больше изменений (мутаций) в нем происходит. Обычно новые штаммы вируса почти не отличаются от исходного, но иногда мутации приводят к появлению вариантов, которые лучше приспособлены к окружающим условиям и представляют больший риск для здоровья людей: например, быстрее распространяются, не реагируют на вакцины или известные методы лечения, хуже диагностируются и так далее.

В истории коронавируса было несколько эпизодов, когда неожиданно появлялись такие активные варианты. Британский штамм, дельта, омикрон возникали как будто из ниоткуда и распространялись с молниеносной скоростью. Все они отличались от исходного, уханьского, штамма большим количеством мутаций, но при этом ученые не могли обнаружить промежуточных, переходных вариантов, в которых было бы видно последовательное накопление этих изменений.

«Эволюцию вируса в популяции можно представить в виде путешествия по широкому полю с оврагами, долинами, холмами. Вирус случайно блуждает по этому ландшафту: если он попадает во впадины, он умирает быстро, в долинах — медленнее, а вот на вершинах он живет долго и счастливо.

Ландшафт приспособленности коронавируса больше похож на водные просторы, где разбросаны отдельные острова. Острова — это варианты вируса, которые отличаются друг от друга определенным набором мутаций. Чтобы перебраться с одного острова на другой, надо долго плыть на лодке и не утонуть. У науки пока нет точного ответа на вопрос, как именно вирус перемещается между островами», — комментирует автор исследования, старший научный сотрудник Международной лаборатории статистической и вычислительной геномики НИУ ВШЭ Алексей Неверов.

Российские исследователи проанализировали более трех миллионов геномных последовательностей различных штаммов SARS-CoV-2. Ученым удалось выделить конкретные позиции в поверхностном белке коронавируса, в которых произошли замены аминокислот, отличающие варианты друг от друга и от исходного, уханьского, варианта. Оказалось, что между многими из этих позиций есть взаимосвязь: изменения аминокислоты в одной позиции белка влечет за собой изменения аминокислот в других позициях. Все активные и опасные варианты вируса отличались от ранее распространенных вариантов большим количеством таких замен.

«Процесс переплывания с одного острова на другой — это процесс накопления мутаций. Пока вирус “плывет”, он уязвим и очень плохо приспособлен к жизни. Фактически добраться до другого острова можно, только если у тебя какая-то необычная лодка. В случае с коронавирусом подозревают людей, болеющих “долгим ковидом”. В них могут накапливаться популяционно неадаптированные варианты вируса. В какой-то момент они образуют сильный вариант, который выплескивается в популяцию и захватывает мир», — рассказывает Алексей Неверов.

Авторы исследования предложили объяснение, почему мы не видим промежуточных вариантов вируса, которые отличаются всего на одну-две замены. Это связано с тем, что, только когда «плохие» замены собираются вместе и вступают во взаимодействие, они становятся «хорошими». В результате предсказать время появления нового сильного штамма фактически невозможно. Статистический метод, который использовали авторы исследования, универсален и может применяться для изучения эволюции многих патогенов. В частности, ученые уже опробовали его для гриппа и туберкулеза. 

НИУ ВШЭ

394 статей

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» — один из крупнейших и самых востребованных вузов России. В университете учится 54 тысячи студентов и работает почти 4,5 тысячи учёных и преподавателей. НИУ ВШЭ ведёт фундаментальные и прикладные исследования в области социально-экономических, гуманитарных, юридических, инженерных, компьютерных, физико-математических наук, а также креативных индустрий. В университете действуют 47 центров превосходства, или международных лабораторий. Вышка объединяет ведущих мировых исследователей в области изучения мозга, нейротехнологий, биоинформатики и искусственного интеллекта. Университет входит в первую группу программы «Приоритет-2030» в направлении «Исследовательское лидерство». Кампусы НИУ ВШЭ расположены в четырех городах — Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде и Перми, а также в цифровом пространстве — «Вышка Онлайн».

Показать больше