Новые штаммы коронавируса появляются по одной и той же схеме, когда вирус лишается небольших фрагментов генома.

В последнее время все чаще слышно о новых штаммах коронавируса SARS-CoV-2. Новые штаммы появляются из-за мутаций. В этом нет ничего удивительного – мутируют все, от вирусов до людей. Однако отличие вирусов в том, что многие из них мутируют быстро и без особого вреда для себя.

Коронавирус SARS-CoV-2 под электронным микроскопом. (Фото: NIAID / Flickr.com) 

Мутация означает какое-то изменение в генетическом тексте. Если изменилась последовательность ДНК, кодирующая информацию о каком-то белке, значит, изменится и сам белок. Но иммунитет ищет вирусы именно по их белкам: иммунные клетки синтезируют антитела, которые узнают тот или иной участок в вирусном белке. Если же этот участок изменился, то вирус становится на какое-то время невидимым для иммунной системы. Потом, конечно, появятся новые антитела, которые учитывают изменения в вирусном белке. Но и вирус может снова измениться.

Способность выдерживать множество мутаций у всех вирусов разная. К примеру, ВИЧ мутирует очень быстро, поэтому иммунная система почти не может его достать, и поэтому против него до сих пор нет вакцины. SARS-CoV-2 на такую изменчивость не способен, тем не менее, важно знать, как он меняется, есть ли какие-то закономерности в том, как появляются новые штаммы SARS-CoV-2.

Закономерности есть, их описывают в своей в статье Science сотрудники Питтсбургского университета.  Исследователи наблюдали за двумя больными, у которых коронавирусная инфекция из-за ослабленного иммунитета продолжалась очень долго – 74 дня. В результате удалось увидеть, как может измениться вирус у одного и того же больного. SARS-CoV-2 у этих двух пациентов терял небольшие кусочки генетического кода (иными словами, в его РНК появлялись делеционные мутации, или просто делеции).

Тогда исследователи проанализировали последовательности РНК из вирусов SARS-CoV-2, собранных в разных странах по всему миру. Оказалось, что во всех коронавирусных геномах есть схожие изменения. То есть новые варианты вируса появляются независимо в разных частях света.

В вирусном геноме есть участки, которыми он может безболезенно пожертвовать. Вирусные частицы, у которых случилась такая мутация, получают преимущество перед другими, потому что у них больше шансов уйти от иммунитета незамеченными. Эти мутации часто происходят в гене белка S (или, как его называют спайкового белка), молекулы которого торчат из вирусной частицы наподобие шипов. Белок S необходим коронавирусу, чтобы проникнуть в клетку, и именно за белок S хватаются антитела. Очевидно, S-белок может что-то потерять в последовательности аминокислот так, чтобы остаться функциональным и притом стать невидимым для антител.

Знаменитый «британский штамм», о котором все активно заговорили в декабре, но который обнаружили ещё осенью, появился тоже благодаря этим мутациям. Раз у вируса есть общая схема мутирования, то один и тот же штамм может сам появиться сразу в нескольких местах, и вовсе необязательно, чтобы его кто-нибудь разносил.

Вирусный белок может меняться только до определённого момента, и достаточно сильная иммунная система вполне способна быстро наработать антитела против новых вариантов вируса (если такие вообще успеют появиться). Тем не менее, знание того, как именно вирус способен меняться, должно помочь в разработке вакцин. Можно предположить, что наиболее эффективная вакцина будет учитывать разные варианты вируса, и, возможно, даже те, которые ещё не появились.