Назад
Два исследования, опубликованные в PLOS Pathogens, предоставляют новые данные, подтверждающие важную роль иммунной системы в эволюции SARS-CoV-2.
Эти данные - и новая технология, лежащая в их основе - улучшают понимание того, как возникают новые штаммы SARS-CoV-2, которые могут помочь усилиям в лечении и вакцинации.
В первом исследовании ученые стремились лучше понять SARS-CoV-2, исследуя тесно связанный с ним вирус, который широко циркулировал в течение гораздо более длительного периода времени: общераспространенный коронавирус, вызывающий ОРВИ - 229E. 229E и SARS-CoV-2 входят в семейство коронавирусов, обладающих "белком спайка", который позволяет инфицировать клетки человека. Человек, инфицированный 229E, развивает иммунный ответ против белка спайка, который защищает его от реинфекции, но только в течение нескольких лет. Происходит ли реинфекция, потому что иммунный ответ ослабевает или потому что 229E эволюционирует, было неясно.
Исследователи ответили на этот вопрос, протестировав активность образцов сыворотки крови, собранных у пациентов в 1980-90-х годах, против белков-спайка как старых штаммов 229E, так и эволюционировавших штаммов. Они обнаружили, что старые белки спайка были уязвимы для старых сывороток. Тем не менее, современные белки спайка смогли уклониться от старых сывороток, оставаясь при этом уязвимыми для сывороток современных пациентов.
Эти данные показывают, что современные штаммы 229E накопили мутации белка шипа, которые позволяют им уклоняться от более старых сывороток. Это повышает вероятность того, что SARS-CoV-2 и другие коронавирусы могут подвергнуться подобной эволюции, и что вакцины COVID-19 могут нуждаться в периодическом обновлении, чтобы оставаться эффективными против новых штаммов.
Скорость, с которой вирусная эволюция снижает иммунитет, варьирует у разных людей, но в некоторых случаях менее чем за десятилетие эволюции достаточно, чтобы полностью нейтрализовать человеческие сыворотки, способные противостоять современным вирусам. Многие из вирусных мутаций происходят в одних и тех же областях шипа (RBD и NTD), которые меняются в появляющихся вариантах SARS-CoV-2. Поэтому результаты позволяют предположить, что коронавирусные вакцины могут нуждаться в периодическом обновлении для того, чтобы идти в ногу с эволюцией вируса.
Авторы добавляют: "Общераспространенные коронавирусы эволюционируют на протяжении многих десятилетий, ослабляя нейтрализацию антителами человеческой поликлональной сыворотки. Коронавирусы человека подвергаются значительной антигенной эволюции, которая может способствовать возможному повторному инфицированию".
Для второго исследования ученые разработали новую технологию генетического секвенирования спайкового белка SARS-CoV-2, позволяющую обнаружить несколько штаммов SARS-CoV-2, которые могут присутствовать одновременно у одного инфицированного пациента.
В предыдущих исследованиях использовались стандартные методы секвенирования для получения одной генетической последовательности от отдельного пациента, что не позволяло выявить потенциальное присутствие множественных штаммов SARS-CoV-2. Новая технология секвенирования большого количества отдельных геномных молекул РНК SARS-CoV-2 по всей области, кодирующих белки поверхности вируса, напротив, выявляет разнообразие вирусов у каждого пациента и позволяет отслеживать эволюцию новых штаммов SARS-CoV-2 во время острой инфекции.
Действительно, когда исследователи применили новый метод к изучению образцов из дыхательных путей человека, они обнаружили новые варианты SARS-CoV-2, возникающие у одного и того же пациента в ходе острой инфекции. Точные мутации в этих вариантах позволяют предположить, что они возникли в ответ на избирательное давление со стороны иммунной системы.
При одновременном анализе парных сывороток крови у отдельных индивидуумов были выявлены относительно низкие уровни связывания антител с белком спайка SARS-CoV-2 в момент первичного секвенирования. При повышенном связывании сыворотки крови со спайковым белком были обнаружены многочисленные варианты SARS-CoV-2, несущие независимые мутации в одном эпитопе, а также переходное повышение вирусной нагрузки. Эти данные свидетельствуют о том, что репликация SARS-CoV-2 создает достаточное генетическое разнообразие вируса для иммуноопосредованной селекции вариантов в период острой фазы КОВИД-19.
Крупномасштабные исследования вариаций SARS-CoV-2 и специфических иммунных реакций помогут определить вклад "личностной" эволюции SARS-CoV-2 в клинические исходы КОВИД-19 и восприимчивость к противовирусным препаратам. Дальнейшее применение новой технологии может улучшить понимание того, как эволюция новых вариантов SARS-CoV-2 у одного пациента влияет на течение заболевания. Полученные результаты также указывают на потенциальную пользу от раннего лечения противовирусными препаратами, способными воздействовать на несколько штаммов, в сравнении с более поздним лечением с применением одного противовирусного препарата.
Авторы добавляют: "Мы использовали новую технологию, чтобы показать, что коронавирусные варианты с мутировавшими белками шипа могут возникать на ранних стадиях развития инфекции. Наши результаты свидетельствуют о том, что эволюция вируса у каждого человека происходит в большей степени, чем предполагалось ранее, с потенциальными последствиями для клинических исходов и для появления новых трансмиссивных штаммов вируса".
Вместе эти два исследования углубляют понимание того, как новые штаммы SARS-CoV-2 возникают в ответ на активность иммунной системы, потенциально прокладывая путь для дополнительных исследований и улучшения терапии.
