Існує ризик появи нових мутацій SARS-CoV-2 під час хронічної інфекції

Як стверджують вчені, мутації SARS-CoV-2, анологічні мутаціям у варіанті B1.1.7 UK, можуть виникнути у випадках хронічної інфекції, коли лікування протягом тривалого періоду може надати вірусу багато можливостей для еволюціонування.

Про це розповідають в Кембриджському університеті.

У журналі Nature команда, очолювана дослідниками зі вказаного вище вишу, повідомила, як їм вдалося спостерігати мутацію SARS-CoV-2 у пацієнта з ослабленим імунітетом, який отримував реконвалесцентну плазму. Зокрема, вони побачили появу ключової мутації, яка також була помічена в новому варіанті, який призвів до того, що Великобританія знову була змушена вдатися до жорсткого локдауну, хоча немає жодних припущень, що цей варіант походить від даного пацієнта.

Використовуючи синтетичну версію спайкового (шипоподібного) білка вірусу, створеного в лабораторії, команда показала, що специфічні зміни в його генетичному коді -- мутація, яка спостерігається у варіанті B1.1.7 -- зробили вірус вдвічі заразливішим на клітинах, ніж найпоширеніший штам.

SARS-CoV-2 -- вірус, який викликає захворювання COVID-19, є бетакоронавірусом. Його РНК -- його генетичний код -- складається з ряду нуклеотидів (хімічні структури, представлені літерами A, C, G та U). Оскільки вірус відтворює сам себе, цей код може бути неправильно переписаний, що призведе до помилок, відомих як мутації. Коронавіруси мають відносно незначну швидкість мутацій, яка становить близько 23 заміни нуклеотидів на рік.

Особливе занепокоєння викликають мутації, які можуть змінити структуру «спайкового білка», який знаходиться на поверхні вірусу, надаючи йому характерну короноподібну форму. Вірус використовує цей білок для прикріплення до рецептора АСЕ2 на поверхні клітин хазяїна, що дозволяє йому потрапляти в клітини, де він захоплює їхні механізми, щоб розмножуватися і потім поширюватися по всьому тілу. Більшість нинішніх вакцин, що використовуються або випробовуються, націлені на цей спайковий білок, і існує побоювання, що мутації можуть вплинути на ефективність цих вакцин.

Британські дослідники з очолюваного Кембриджським університетом консорціуму COVID-19 Genomics UK (COG-UK) ідентифікували конкретний варіант вірусу, який включає важливі зміни, які, як видається, роблять його більш заразним: делеція амінокислот ΔH69/ΔV70 в частині спайкового білка є однією з ключових змін у цьому варіанті.

Хоча делеція ΔH69/ΔV70 була виявлена неодноразово, до цього часу вчені не бачили, як вона з’являється в організмі людини. Однак у роботі, опублікованій в Nature, дослідники з Кембриджа зафіксували, як ці мутації з′явилися у пацієнта з COVID-19, який потрапив до лікарні Адденбрука, що входить до Кембриджських університетських лікарень з довірчого фонду Національної служби охорони здоров′я.

Мова йде про чоловіка у віці сімдесяти років, якому раніше був поставлений діагноз маргінальна В-клітинна лімфома і він нещодавно проходив хіміотерапію, що означає, що його імунна система була серйозно підставлена під загрозу. Після госпіталізації пацієнту було проведено ряд видів лікування, включаючи противірусний препарат Ремдезивір та реконвалесцентну плазму -- тобто плазму, що містить антитіла, взяті з крові пацієнта, який успішно видалив вірус зі своєї системи. Незважаючи на те, що його стан спочатку стабілізувався, згодом він почав погіршуватися. Його помістили в реанімацію та продовжили подальше лікування, але згодом чоловік помер.

Під час перебування пацієнта на лікуванні, для аналізу було взято 23 вірусних зразків, більшість із носа та горла. Вони були послідовно секвеновані (упорядковані) в рамках COG-UK. Саме в цих секвенціях дослідники спостерігали мутацію геному вірусу.

У період між 66 і 82 днями після перших двох застосувань реконвалесцентних сироваток, команда спостерігала різкий зсув у популяції вірусу, причому варіант, що несе делеції ΔH69/ΔV70, поряд з мутацією спайкового білка, відомого як D796H, стає домінуючим. Незважаючи на те, що спочатку цей варіант виглядав як такий, що відмирає, він знову з’явився після проведення третього курсу терапії Ремдезивіром та реконвалесцентною плазмою.

Професор Раві Гупта з Кембриджського інституту терапевтичної імунології та інфекційних хвороб, який керував дослідженням, сказав: "Те, що ми спостерігали, було, по суті, конкуренцією між різними варіантами вірусу, і ми вважаємо, що це зумовлено терапією з реконвалесцентною плазмою".

"Вірус, який врешті переміг -- який мав мутацію D796H і делеції ΔH69/ΔV70 -- початково взяв верх під час терапії реконвалесцентною плазмою, перш ніж був наздогнаний іншими штамами, але знову з’явився, коли терапія була відновлена. Однією з мутацій є новий британський варіант, хоча немає жодних припущень, що наш пацієнт був там, де він вперше виник".

У суворо контрольованих умовах дослідники створили та протестували синтетичну версію вірусу з делеціями ΔH69/ΔV70 та мутаціями D796H як окремо, так і разом. Комбіновані мутації робили вірус менш чутливим до нейтралізації реконвалесцентною плазмою, хоча, скоріш за все, лише мутація D796H сприяла зменшенню сприйнятливості до антитіл у плазмі. Тільки мутація D796H призвела до втрати інфікування за відсутності плазми -- типово для мутацій, які віруси набувають, щоб уникнути імунного тиску.

Дослідники виявили, що делеція ΔH69/ΔV70 сама по собі робить вірус вдвічі інфекційнішим, ніж домінантний раніше варіант. Дослідники вважають, що роль делеції полягала в компенсації втрати інфекційності внаслідок мутації D796H. Така парадигма є класичною для вірусів, коли за мутаціями з відкатуванням слідують або їх супроводжують компенсаторні мутації.

"Враховуючи, що і вакцини, і терапевтичні засоби спрямовані на спайковий білок, який, як ми бачили, мутував у нашого пацієнта, наше дослідження викликає занепокоєння, що вірус може мутувати, щоб перехитрити наші вакцини", - додав професор Гупта.

"Цей ефект навряд чи виникне у пацієнтів з функціонуючою імунною системою, де вірусне різноманіття, ймовірно, буде нижчим завдяки кращому імунному контролю. Але це підкреслює обережність, яку ми маємо проявляти при лікуванні пацієнтів з ослабленим імунітетом, де може відбуватися тривала реплікація вірусу, що дає більші можливості для мутації вірусу".

Дослідження значною мірою було підтримано Wellcome, Радою з медичних досліджень, Національним інститутом досліджень здоров’я та Фондом Білла та Мелінди Гейтс.