Коронавирус - устройство, свойства, изменчивость

---

– Вопрос в том, что вы называете искусственным вирусом. Создать вирус практически с нуля, по конкретному техническому заданию – вот давайте-ка я придумаю такой вирус, который будет заражать воробьев, а синиц заражать не будет, а еще будет заражать человека и южноамериканских ленивцев – такого мы не умеем. Но, вообще говоря, мы умеем комбинировать геномы родственных вирусов – именно родственных, а не каких взбредет в голову. Можно брать белки, которые выполняют примерно одну и ту же функцию в разных вирусах, и переставлять гены, которые эти белки кодируют, из одного вируса в другой. Именно это и было сделано в работе 2015 года, опубликованной в Nature Medicine, за которую конспирологи одно время цеплялись: взяли модельный коронавирус, который заражал лабораторных мышей, давно жил в лаборатории, с ним было легко работать, и в нем заменили ген на аналогичный ген из коронавируса дикой летучей мыши. Эксперимент показал, что тот комбинированный вирус способен заражать лабораторных мышей и культуры клеток человека. То есть, действительно, есть реальная опасность от вирусов летучих мышей, которые живут в диких популяциях. Это была важная работа именно об опасности такого сценария, но поскольку сделана она была в Ухане (поправка: в действительности, работа была сделана в университете Северной Каролины, США, под руководством Ральфа Бэрика, но при участии исследователей из Уханьского института вирусологии, где выделяли геном вируса летучей мыши - РС), сейчас вокруг нее родилась масса конспирологических теорий. Потом люди просто посмотрели внимательно на геномы нынешнего вируса и вируса из той работы и убедились, что между ними мало общего – они не более чем далекие родственники, как и все коронавирусы.

​ То есть искусственный вирус на нынешнем уровне развития биотехнологий –​ это такая грубая мозаика, здесь кусок от одного вируса, здесь от другого, причем похожего?

– Есть два основных способа работать. Первый способ – составлять мозаику. У нас есть вирусы с известными свойствами, и мы из них составляем вирус, который комбинирует эти свойства. Это будет пазл, это будет сразу заметно, это будет как чудище Франкенштейна, будет видно, что у него одна рука одного цвета, другая рука другого цвета, глаза разноцветные. Второй способ – это делать точечные изменения, менять в геноме по одной букве и смотреть, что получится, какие свойства будут у вируса. Но с точечными изменениями проблема в следующем. Когда мы комбинируем гены с известными свойствами, мы примерно понимаем, что может получиться. Но мы не знаем, какие точечные изменения приводят к каким последствиям, таких опытов никто не ставит, потому что это очень дорогой и очень тяжелый опыт – точечно изменить один нуклеотид в вирусе. Большинство этих замен абсолютно ни к чему не приведут, ни к каким новым свойствам, они просто будут нейтральны, последствия остальных мы не можем предсказать. Если мы хотим этим методом сделать вирус с какими-то конкретными свойствами, то мы не знаем, какие точечные замены надо сделать, чтобы эти свойства получить.

Когда мы предполагаем, что какой-то вирус создан искусственно, может быть две гипотезы. Либо гипотеза этакого "верховного генного инженера", который сидит и ножничками разрезает и склеивает, – в нашем случае она не работает, потому что мы бы сразу опознали в геноме детали этого монстра. Вторая гипотеза – это гипотеза генного инженера, который сидит и часовой отверточкой тыкает в отдельные буковки, но эта гипотеза не работает потому, что нет настолько великого биолога, который знал бы, куда надо ткнуть.

–​ Это "тыкание" потребовало бы слишком много времени? Слишком много ресурсов?

– Скорее слишком хорошего понимания, которого у нас нет. В новом коронавирусе 30 тысяч нуклеотидов, и каждый из них потрогать отверткой – это немыслимая работа. Не говоря уже о том, что, чтобы получить новые свойства, нужно менять не по одной буковке, а какими-то группами, и никто не знает, какими именно. Мы не знаем, но природному процессу это никак не мешает. Коронавирусы в природе часто рекомбинируют, если два вируса встречаются в одном организме. Если говорить несерьезно – летучая мышь съела панголина, или панголин съел летучую мышь, или они оба чихнули на пробегающего мимо ежа, словом, если два вируса оказались в одной клетке, то в потомстве может получиться комбинации этих вирусов. Когда мы смотрим на геном такого химерного вируса, мы видим следы этой комбинации. Грубо говоря, у первой половины вируса одна эволюционная история, а у другой – другая, значит, он химерный. Это, в принципе, событие крайне редкое даже в природе, но на больших эволюционных отрезках времени оно случается и следы этих событий мы видим. А вот если ты сидишь в лаборатории и задумчиво ждешь, когда у тебя такая химера получится в пробирке, то лучше не стоит, ты раньше подохнешь, причем от старости, а не от вируса.


Вирионы SARS-CoV-2, разрастающиеся в клетке


–​ Нынешний SARS-CoV-2 как раз такой, химерный –​ результат случайной комбинации других вирусов?

– Похоже, что таковы все коронавирусы, у каждого в истории была такая комбинация.

...

–​ Эта естественная рекомбинация отличается от той рекомбинации, которую можно сделать с помощью генной инженерии, если смотреть на геном? Это ведь тот же самый монстр Франкенштейна, только созданный природой?

– Нет, на вид ничем не отличается. "На краях" при искусственной, генно-инженерной рекомбинации еще могут оставаться какие-то "шрамы", но в принципе, не отличается ничем. Кроме того, что химерный вирус в природе продолжает все время мутировать, меняться, и по тому, как его генетическая последовательность успела измениться, мы понимаем, что это событие случилось не недавно, а в относительно далеком прошлом.

– То есть в случае SARS-CoV-2 мы видим, что он сам по себе состоит из кусков других вирусов, но после того, как эта комбинация сформировалась, она успела в ней какое-то время пожить и эволюционировать в природе?

- Там интересная история! В этом вирусе, действительно, есть фрагмент вируса панголина, но это не тот вирус панголина, который мы знаем сейчас, это какой-то более старый вариант вируса панголина, то есть рекомбинация случилась какое-то время назад. Тут, конечно, сторонники теорий заговоров могут сказать, что где-то в тайном подвале сидят панголины, которых мучают злые китайские ученые и выделяют из них вирусы… Придумать дикий, неправдоподобный сценарий такого рода можно под любую генетическую последовательность. Но принцип бритвы Оккама говорит нам, что есть простой природный процесс, который приводит к тому же результату. Зачем выдумывать безумный сценарий кино про Джеймса Бонда, если за вас все уже сделал дедушка Дарвин?

– Я все-таки спрошу как раз о таком сценарии: что, если какая-то лабораторная искусственная комбинация вирусов не сейчас, а лет десять назад утекла в естественную среду и там сама по себе эволюционировала – мы ведь сейчас не сможем отличить ее от природной?

– Да, но насколько это правдоподобная история? Допустим, 10 лет назад сделали вирус, потом у молодого ученого случился инфаркт, потому что на него наорал профессор, ученый упал, уронил пробирку, пролетала летучая мышь, полизала то, что пролилось, и этот вирус радостно запрыгнул в летучих мышей… Что, кстати, уже сомнительно, потому что если этот вирус создавали против человека, то в летучей мыши он будет жить плохо. Но допустим, он как-то там выжил, десять лет скрывался среди летучих мышей, потом прилетел на рынок и там его сожрали. Как я уже сказал, такого рода дикую историю, совершенно невероятную, можно придумать под любую генетическую последовательность. Но зачем? Смотрите, первые конспирологические теории про SARS-CoV-2 были очень простыми: китайские ученые состряпали вирус, он утек из лаборатории, вот и статья 2015 года нашлась с чистосердечным признанием. Это моментально проверили, и это не тот вирус. Была теория, что в вирусе якобы заметны фрагменты вируса иммунодефицита человека и поэтому он такой злой. Это была статья индийских ученых, которая вышла в виде препринта и потом так и не была опубликована. Я ее даю своим студентам в качестве домашнего задания – чтобы объяснили, в чем там ошибка, и мои студенты легко справляются (объяснение заключается в том, что обнаруженные в геноме SARS-Cov-2 участки последовательности ВИЧ настолько малы и неспецифичны, что могли бы принадлежать любому из огромного числа организмов. – Прим. РС).

Данных становится больше, простые заговоры все опровергнуты, теперь приходится придумывать все более затейливый заговор. Теория заговора сама мутирует, как вирус, и какие-то теории отсеиваются естественным отбором, убиваются иммунитетом в виде ученых, другие видоизменяются, и тогда приходят следующие ученые. Чудесная чешская ученая Соня Пекова, которая в интервью опять заговорила об искусственности вируса, – это такая очередная итерация. Через две недели кто-нибудь придумает что-нибудь еще. Тут очень важно, чтобы иммунная система – то есть наука – справилась с вирусом конспирологии. Если справится – организм выздоровел. Если наука не справилась с новой теорией заговора, будет как в Британии, где жгут вышки сети 5G, потому что они якобы распространяют коронавирус.


– Соня Пекова говорит: "Когда я увидела эту последовательность (в регулирующей области), мне сразу показалось, что она не очень похожа на природную". Чешская исследовательница предполагает, что именно в этом некодирующем участке генома SARS-CoV-2 содержится что-то искусственное, что и делает его таким опасным. Что вы об этом думаете?

– Замечание про некодирующую область опровергается легко. Надо сначала объяснить, о чем речь. Есть вирус, а есть геном вируса. Представьте себе длинную строчку в 30 тысяч букв. Какие-то места в этой строчке кодируют белки, то есть это инструкция про то, как сделать белок. Там есть белки, которые нужны вирусу, чтобы размножаться, чтобы копировать свою РНК. Там есть белки, которые нужны вирусу, чтобы узнать клетку хозяина и с ней соединиться, это тот самый знаменитый шип. Есть белки, которые нужны, чтобы заставить клетку-хозяина делать новые вирусы. Это гены. А между ними есть участки, которые белки не кодируют, они нужны для других целей. Например, на концах последовательности расположены некодирующие участки, которые нужны для того, чтобы вирус мог размножаться. А между генами находятся некодирующие области, которые говорят, когда ген должен работать, когда он не должен работать, потому что какие-то гены должны работать в начале инфекции, как "вежливые зеленые человечки", которые переключают всю систему работы клетки на то, чтобы воспроизводить вирусы. А другие должны работать на поздних стадиях, когда система управления полностью перехвачена и нужно просто делать силами клетки новые вирусы. Вот за эту всю регуляцию и отвечают так называемые некодирующие области.

– И в этих областях не видно ничего странного?

– Да, не видно, сейчас уже известно более трех тысяч вариантов SARS-CoV-2, мы можем сравнивать их геномы. И мы видим, что никакой специальной сверхконсервативности, ничего уникального в некодирующих областях по сравнению с кодирующими нет. Там точно так же случаются точечные замены, и вот эта идея, что некодирующие области у этого вируса какие-то специальные, потому что их где-то вывели, или что они какие-то специальные, потому что они меньше меняются, не работает, на реальных данных мы этого не видим. Откуда у Пековой взялась такая идея – я не знаю.

Давайте я тоже поупражняюсь в конспирологии, потому что если всем можно, то почему мне нельзя? Смотрите: есть маленькая лаборатория, в ней работают два человека, муж и жена, делают всякие ветеринарные анализы, иногда публикуют статьи и участвуют еще в каких-то проектах, более глобальных – видимо, в какой-то технической роли, потому что в отдельных статьях они “средние” авторы, то есть не первые и не последние в списке. В биологии это традиционно означает, что этот человек не основной в работе, а просто помогал. Так принято: первый автор – тот, который все делал, последний автор – который все придумал, а в середине – люди, которые помогали. Начинается эпидемия, и в Чехии, в отличие от России, всем группам, всем маленьким лабораториям дали заниматься тестированием на COVID-19. В России мы угробили два месяца, потому что у нас была монополия одной конкретной группы – новосибирского "Вектора", а в других странах не так, в других странах сказали: всякий, кто может участвовать в тестировании, пожалуйста, участвуйте; мы проверим, что вы не рисуете результаты этих тестов на коленке, а после этого, пожалуйста, помогайте нам. Тест – это коммерческое мероприятие. Частные лаборатории делают эти тесты не из чистого альтруизма. И вот у маленькой лаборатории появился шанс, она может заявить о себе какими-то громкими высказываниями. Как у Гоголя – что в городе N живет такой вот Петр Иванович Бобчинский. Это же круто! К ним пойдут люди, у них увеличатся обороты, их будут цитировать, про них все узнают. Это одна конспирологическая теория. Я могу придумать и другую. Ученые, даже хорошие, иногда говорят странные вещи, когда рассуждают не совсем о своей области. Это может быть искреннее заблуждение, таких примеров полно.

Первая теория – циничная, вторая – в каком-то смысле трагическая, а между ними есть целый спектр промежуточных вариантов.

– И все-таки предположения об искусственном происхождении нового коронавируса продолжают звучать, в том числе от людей, как минимум имеющих научные публикации. Вы думаете, здесь не должна идти публичная дискуссия ради установления истины?

– На этот счет у знаменитого лингвиста, академика Андрея Зализняка, была целая лекция, о том как в эпоху интернета мнение профессора становится эквивалентно мнению произвольного человека. С одной стороны, цензура отвратительна. С другой стороны, идея про то, что "должны звучать разные мнения", часто проистекает от лени и непрофессионализма, нежелания разбираться. Когда мы на телешоу приглашаем разных сторонников теории плоской земли, чтобы были представлены все мнения, – ладно, это хотя бы смешно. АнтиГМОшники или гомеопаты – это хуже, но поскольку это циркулирует в общественном пространстве независимо от нашей воли, с ними надо как-то дискутировать, деваться некуда. Но когда ради того, чтобы были представлены все точки зрения, наружу вытаскивается фейк, причем нежизнеспособный фейк…

– Правда ли, что вирус “мутирует очень часто”, как утверждает Соня Пекова?

– Нет, он мутирует не очень часто. Во-первых, в этом месте интервью написана просто биологическая чушь: там утверждается, что у этого вируса нет механизма проверки ошибок воспроизведения. Это неправда, у коронавирусов есть механизм проверки ошибок воспроизведения. Мутирует он со средней частотой, примерно как его родственники.

– А если сравнивать с другими, с вирусом гриппа, например?

– Вирус гриппа мутирует быстрее, риновирусы примерно так же. С вирусом гриппа есть принципиальное отличие. У SARS-CoV-2 геном – одна молекула, сплошная. А у вируса гриппа геном – это несколько молекул. Поэтому там существенно облегчается процесс вот этого перемешивания. Нашим вирусам, чтобы создать химеру, надо разрезаться и склеиться, и это редкая ситуация. Вирусам гриппа, чтобы создать химеру, надо попасть в одну клетку, и там эти сегменты перепутываются случайным образом. Так же, как у людей – у людей много хромосом, и мамины и папины хромосомы перемешиваются случайным образом. У вируса гриппа чем-то похожий процесс, он называется "реассортация", и основная причина изменчивости вирусов гриппа и того, что каждый год приходит новый штамм, не в том, что они точечно меняются, а в том, что получается новый набор сегментов. У коронавируса при мутации происходят точечные изменения, за которыми я слежу буквально каждый день. У него будет, по-видимому, где-то 25 замен на геном в год, то есть, не считая нежизнеспособных вариантов, мы наблюдаем в геноме примерно одну замену на две недели. Но поскольку геномов много, мы видим много разных изменений.

...


... История о том, что в Италии ходит какой-то более злой штамм, привезенный непосредственно из Китая, это легенда, просто потому что мы видим, что в Италии ходит сразу много вариантов вируса с разных веток его родового дерева.

Есть первоначальный вирус, который попал к нам, судя по временным проекциям, где-то в середине ноября, он стал размножаться и одновременно меняться. Мы видим густое-густое дерево его потомков, мы можем это дерево реконструировать, мы можем проследить, какой вариант произошел от какого, в каком месте произошла замена. Оказывается, конкретные варианты, которые выделены в Италии, висят на совершенно разных ветках этого дерева. То есть нет никакого одного штамма, который был бы в Италии и мучил там несчастных итальянцев, потому что итальянцев мучает сразу много вариантов, независимо туда завезенных.

– То есть нет такой ветки этого родового дерева, представители которой более агрессивны, чем варианты вируса с других веток?

– Мы про это пока ничего не знаем. У нас есть все генетические последовательности, но у нас нет данных про агрессивность.

– Но ведь можно сравнить уровень летальности в зависимости от того, с какой ветки был вирус, которым заражались люди.

– Можно много чего сделать, но сейчас все в основном заняты тем, чтобы поменьше народу умирало. Наверняка и этим кто-то занимается, потому что невозможно себе представить, чтобы такой источник данных не использовался.

Как я сказал, вариантов уже три тысячи, и кстати один из них – российский. Дней 10 назад – это подавалось как большое достижение – определили последовательность российского вируса, его ближайшие предки – европейцы, то есть это был европейский завоз. Интересно с ним вот что: если посмотреть на ближайших родственников российского вируса, то есть на тех, у кого с ним общий предок, оказывается, что они географически очень разбросаны. Самые ближайшие – в Европе, но там есть и Саудовская Аравия, и еще что-то такое. Теоретически это очень похоже на случай в аэропорту: представьте себе, что по аэропорту ходит человек, который на всех кашляет, или ходит просто кто-то бессимптомный, который со всеми разговаривает. И потом заразившиеся разлетаются по всему свету, в том числе в Россию.

– Теперь в России есть своя ветка, от которой пойдут новые отростки мутаций?

– Да, конечно. Вот, например, в Америке есть чудесная американская ветка, подавляющее большинство вирусов, которые относятся к этой ветке, выделены, то есть обнаружены в пациентах, именно в Америке. Но представители этой ветки были найдены и в Европе. А бывает и наоборот. Вирус путешествует туда-сюда, видоизменяется, и за всем этим можно наблюдать в реальном времени.

...


– На самом деле с этой эпидемией есть два аспекта, в одном нам повезло, в другом не повезло. Нам повезло, что это все-таки относительно мягкий вирус. Если бы это был такой злой вирус, как SARS-CoV-1, это было бы страшно, у него летальность катастрофическая, около 10 процентов, у MERS вообще 30. То, что происходит сейчас, – это пожарная тревога, это не сам пожар. Нам дали потренировать готовность человечества к пандемии, но при этом это не такая пандемия, чтобы она выкашивала каждого десятого. Это элемент везения.

– Был бы жизнеспособен с точки зрения эволюции вирус, который выкашивает каждого десятого?

– Это вторая часть – где нам не повезло. В чем существенное отличие этого вируса от остальных? Это две недели бессимптомного носительства. С эволюционной точки зрения, если вирус две недели распространяется через хозяина без всяких симптомов, то помрет хозяин через три недели или не помрет, уже все равно. Возможности для распространения уже использованы на всю катушку.

-– Это значит, что мутации, которые уже накапливаются в некоторых местах, могут идти не в хорошую сторону, только мы об этом еще не знаем?

– Совершенно верно. Могут в хорошую, могут нет, тут я не хочу придумывать. С эволюционной точки зрения у вируса с очень длинным инкубационным периодом летальность не является критическим фактором для естественного отбора. Вирус, который проявляется сразу, неминуемо будет эволюционировать в сторону более мягких симптомов, иначе он не сможет передаваться от одного хозяина к другому. Если человек заразился и тут же помер, вирусу плохо, это эволюционный тупик. А если человек как-то ходит, вяло чихает, тогда вирусу хорошо, он распространяется.

...


Выход вирионов из заражённой клетки

---

Собственно он:


Схема жизненного цикла коронавирусов:

геном в виде РНК — это, можно сказать, слабость коронавирусов. В нуклеиновых кислотах время от времени появляются мутации либо из-за внешних факторов, вроде фоновой радиации, либо из-за стандартных ошибок белков, которые эти нуклеиновые кислоты копируют. Но в клеточной ДНК мутации могут быть исправлены специальными ремонтными белками. Этим же ремонтом способны воспользоваться вирусы с геномом в виде ДНК или же те, которые геномную РНК на время копируют в ДНК (такие вирусы называются ретровирусами). А в коронавирусной РНК ошибки никак не исправляются. Мутации помогают вирусам сменить хозяина, но среди мутаций есть очень много вредных, и если вирус не может никак корректировать дефекты в ДНК, они в какой-то момент могут сделать его просто нежизнеспособным.

 

О том, что у неё внутри орудует вирус, клетка может догадаться по неполадкам с внутренними мембранами — мы помним, что коронавирусы фрагментируют мембраны, чтобы дать опору своим белкам, синтезирующим РНК, и сами вирусные частицы прихватывают себе куски мембран. Кроме того, вирусные белки накапливаются в эндоплазматической сети и вызывают так называемый ЭР-стресс, то есть стресс эндоплазматического ретикулума. ЭР-стресс заставляет клетку остановить синтез белков (что, несомненно, бьёт по вирусу — ведь он зависит от клеточной белоксинтезирующей машины) и активирует сигнальные молекулярные пути, которые включают программы клеточного суицида. Наконец, клетка может понять по вирусной РНК, что внутри у неё поселилась инфекция, и в ответ начать синтез интерферона первого типа. Это сигнальный белок, который выходит из клетки и оповещает всех об инфекции, в результате здоровые клетки готовятся защищаться от своей соседки, а иммунные клетки стремятся уничтожить заражённую клетку.

Но у вирусов, к сожалению, есть способы заставить клетку жить подольше. Например, белок Е вируса атипичной пневмонии SARS-CoV подавляет апоптоз — значит, клетка будет производить вирусные частицы до полного истощения. В зависимости от состояния белков, участвующих в сигнальных путях, эти сигнальные пути могут либо включать программу суицида, либо, наоборот, поощрять клетку жить дальше, и коронавирусы могут переключать сигнальные пути в пользу жизни. И ещё коронавирусы умеют подавлять интерфероновую защиту и воспалительную реакцию: некоторые их белки скрывают от клетки вирусную РНК, не дают защитной системе эту РНК увидеть. Защитный механизм не включается, про инфекцию не знают ни соседи больной клетки, ни иммунитет, и вирус размножается всё сильнее и сильнее. Не все коронавирусы умеют так делать, и те, против которых интерфероновая защита срабатывает вовремя, вызывают лишь слабую простуду. А вот знаменитые SARS-CoV и MERS-CoV как раз хорошо умеют отключать интерфероновую систему тревоги, и считается, что во многом из-за этого они вызывают очень тяжёлые симптомы. Если организм пропустил начало инфекции, то потом, когда он всё равно её обнаружит, ему придётся иметь дело с огромным числом вирусов и заражённых клеток. Коронавирусы же не только подавляют воспаление — некоторые из их белков как раз воспаление сильно стимулируют. Поэтому говорят, что осложнения от коронавирусных инфекций во многом возникают из-за очень сильного иммунного ответа.

 

часто у вирусов в геноме закодирован собственный фермент, который строит копии их нуклеиновой кислоты. В случае коронавирусов и ряда других РНК-содержащих вирусов этот фермент называется РНК-зависимая РНК-полимераза: она на одной молекуле РНК (молекуле-шаблоне) строит новую молекулу РНК – синтезирует полимерную РНК из множества мономеров-рибонуклеотидов. РНК-зависимая РНК-полимераза – сугубо вирусное изобретение, в клетках РНК синтезируется на ДНК, а не на другой РНК; так что если мы заблокируем вирусный фермент, мы помешаем вирусу размножаться.

вирусная полимераза использует рибонуклеотиды, поэтому ей можно подсунуть молекулу-аналог какого-нибудь рибонуклеотида, чтобы фермент встраивал аналог в растущую РНК и тем самым вызывал в ней множественные мутации, делая вирус просто нежизнеспособным. Использование аналогов нуклеотидов, то есть аналогов генетических букв – обычный метод, который широко используют во всех молекулярно-биологических лабораториях, где изучают белки-полимеразы, синтезирующие ДНК и РНК. Конечно, если мы хотим использовать аналог нуклеотида как лекарство, то важно, чтобы он взаимодействовал только с вирусным ферментом.

В октябре прошлого года в Science Translational Medicine появилась статья про молекулу EIDD-2801: в клетке она превращалась в N4-гидроксицитидин – аналог одной из генетических букв, связанный с сахаром рибозой. Оказалось, что этот аналог эффективно подавляет размножение вирусов гриппа А и В, причём EIDD-2801 эффективно работала не только в клеточных культурах, но и у больных хорьков (их используют в «гриппозных» экспериментах потому, что хорьки болеют гриппом так же, как люди).

Вирусы гриппа – тоже РНК-вирусы, использующие РНК-зависимую РНК-полимеразу. Можно ли использовать подействовавшую на них молекулу также и против других РНК-вирусов с аналогичным ферментом? Только что в том же Science Translational Medicine вышла статья, в которой описано, как EIDD-2801 работает против коронавирусов.

 

Важно, что препарат работает не только на культурах клеток in vitro, но и на мышах, так что шансы, что эффект будет и на человеке, растут.

Но EIDD-2801 – не единственный аналог генетической буквы, который пытаются использовать против коронавирусов. Совсем недавно мы писали о ещё одном таком аналоге под названием ремдесивир, который блокирует инфекцию SARS-CoV-2 в культуре клеток человека и обезьяны и с которым уже идут клинические испытания в Китае и США.

Однако вирусы быстро меняются, и к ремдесивиру у них появляется устойчивость – как, впрочем, и к EIDD-2801. Но при этом если у вируса возникла устойчивость к ремдесивиру, он становится более чувствителен к EIDD-2801, и наоборот, так что, вероятно, оба вещества будут использовать вместе – если клинические испытания EIDD-2801, которые скоро должны вот-вот начаться, дадут положительные результаты.

 

ремдесивир, выглядит более многообещающим. Изначально его разрабатывали против вирусов Эбола, но в итоге вышло так, что ремдесивир способен влиять и на другие вирусы тоже. И вирусы Эбола, и коронавирусы – это РНК-вирусы, то есть их геном представляет собой молекулу РНК. Размножаясь, они копируют геномную РНК: специальный фермент, называемый РНК-зависимой РНК-полимеразой, строит новую молекулу РНК на другой, которая служит шаблоном. Представим, что мы заблокировали специальный фермент, необходимый вирусам для копирования генома – тогда вирус и размножаться не будет. Ремдесивир именно это и делает: он имитирует молекулу одного из нуклеотидов, из которых синтезируется РНК.

 

В вирусных геномах тоже появляются мутации, и как раз вирусы известны своей изменчивостью – они часто могут позволить измениться каким-то своим белкам, чтобы стать неузнаваемыми для иммунитета, или улучшить связывание с белками на поверхности клетки и тем самым облегчить себе путь в клетку. Но может случиться и наоборот: мутации будут для вируса неблагоприятными, так что он вообще потеряет способность проникать в клетку, или же вирусные ферменты из-за мутаций просто перестанут работать. При этом есть вирусы, у которых есть собственные репарирующие белки, которые могут воспользоваться для ремонта своего генома какими-то клеточными белками, или же те вирусные ферменты, которые занимаются копированием их нуклеиновых кислот, способны сами исправлять свои ошибки.

Но у коронавирусов нет возможности исправлять в себе мутации. Их гены заключены в молекуле РНК, и коронавирусный фермент, который копирует их РНК, свои ошибки исправлять не может; никаких ремонтных белков у коронавирусов нет, и сама клетка тоже РНК не ремонтирует – если бы вирусы захотели воспользоваться какими-нибудь клеточными белками. Можно предположить, что в нынешнем коронавирусе SARS-CoV-2 накопилось уже много вариантов – в том смысле, что к настоящему моменту появилось уже много штаммов SARS-CoV-2 – и что изменения в геноме должны быть как-то связаны с тем, насколько он эффективно заражает людей в разных регионах.

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе проанализировали геномы 150 вирусов SARS-CoV-2, образцы которых собирали там, где случались вспышки инфекции, имевшие место до марта этого года. Геномы сравнивали с тем, как развивалась инфекционная вспышка, как она проходила обычные эпидемические стадии: первые единичные случаи, увеличение их числа, экспоненциальный рост и падение.

В статье, выложенной на сайте medRxiv, говорится, что вирус мутировал всё время, пока распространялся по миру, и хотя большинство изменений в геноме мало сказывались на эпидемических свойствах вируса, всё же в нём иногда появлялись мутации, которые явно были связаны с тем, насколько он хорошо передаётся от человека к человеку.

За появлением новых генетических вариантов у вируса обычно немедленно следовал экспоненциальный рост заражённых людей. Хотя в некоторых случаях увеличение числа новых случаев было не таким уж большим – как, например, в Сингапуре, но там это было связано с тем, что службы здравоохранения очень вовремя приняли меры. В общем, в важности медицинско-административных мер предосторожности сомневаться не приходится, но, возможно, меры стоит как-то видоизменять с учётом того, что вирус регулярно обновляется (как это делает, например, вирус гриппа).

 

Как именно SARS-CoV-2 усыпляет интерфероновую систему, ещё предстоит выяснить: может, он использует те же уловки, что и SARS-CoV или MERS-CoV, может, он изобрёл что-то своё. Но, возможно, если найти средство, своевременно включающее интерфероновые сигналы, то с его помощью можно будет свести коронавирусную инфекцию к обычной простуде.

 

при вакцинировании мы показываем иммунной системе кусок молекулы патогена, как полицейскому псу дают понюхать вещь с каким-нибудь криминальным запахом, так что иммунитет дальше понимает, что он должен искать.

И тут с коронавирусом возникает проблема: его «коронные» белки покрыты небольшими углеводными молекулами – гликанами. Они прикрывают S-белки, так что антитела не могут с ними связаться (а в углеводах-гликанах слишком мало специфической молекулярной информации, чтобы по ним можно было узнать вирус). Но, может быть, в углеводной маскировке есть щели?

 

То, что у «коронного» белка SARS-CoV-2 в принципе есть открытые, незащищённые места, позволяет надеяться, что его можно сделать видимым для иммунитета. Возможно, эти участки S-белка можно использовать для вакцины, или же можно сконструировать лабораторные антитела, которые будут связываться с оголёнными участками белковой молекулы, не давая ей взаимодействовать с клеткой. Кстати, именно такие сконструированные антитела в некоторых экспериментах уже работают: на bioRxiv есть другая статья, в которой сотрудники Техасского университета в Остине, Фламандского биотехнологического института и других научных центров США и Германии описывают антитела, собранные из кусков иммуноглобулинов человека и ламы. Ламам вводили коронавирусный белок, против которого у них появлялись антитела, их соединяли с фрагментом человеческих антител, и такая гибридная молекула эффективно обезвреживала SARS-CoV-2 в экспериментах на клеточных культурах – антитела не давали входить вирусу в клетки.

Правда, как пишет портал The Scientist, некоторые специалисты указывают на то, что готовые антитела в качестве способа лечения могут быть опасны. Например, в опытах с обезьянами, которых заражали SARS-CoV (вызвавшем вспышку атипичной пневмонии в 2002–2003 гг.), терапевтические антитела против вируса вызывали такую сильную иммунную реакцию, что никакого лечения не происходило: в лёгких начиналось такое же сильное воспаление, как и при нелечённом вирусе.

 

Если как-то отвлечь вирус от клеточного ACE2, подсунуть ему обманку, он в клетки не пойдёт. Можно попробовать подыскать какую-нибудь молекулу, которая будет имитировать какой-нибудь кусок ACE2 и будет связываться с вирусными белками, не давая вирусу сесть на клетку. А можно использовать сам ACE2 – именно так предлагают поступать исследователи из Университета Британской Колумбии. Но если настоящий ACE2 – это фермент, сидящий в мембране, то ACE2-обманка будет растворимым: он не должен сидеть в мембране, он должен плавать вокруг вируса и всё время садиться на него, не давая взаимодействовать с клеткой.

Такой белок есть, и он называется hrsACE2, human recombinant soluble angiotensin-converting enzyme 2, то есть человеческий рекомбинантный растворимый ангиотензинпревращающий фермент 2. «Рекомбинатный» означает, что его получали не из натурального, так сказать, человека, а взяли ген ACE2 и вставили в бактериальный геном, чтобы бактерии синтезировали его в огромных количествах.

Эксперименты с клетками зелёной мартышки показали, что hrsACE2 в 1000–5000 подавляет инфицирование новым коронавирусом.

...
Клинические испытания лекарства на основе hrsACE2 вот-вот начнутся, остаётся надеяться на положительные результаты.

 

И про технологию поиска и разработки лекарств от.

Жизненный цикл SARS-CoV [18]. Его вирион проникает в клетку путем эндоцитоза: S-белок, прикидываясь «своим», связывается с ее рецептором (ACE2), затем расщепляется, вследствие чего мембраны вируса и эндосомы сливаются и РНК выходит. Геном транслируется в полипротеины (pp1a и 1ab), с помощью которых формируется копия РНК вируса и восемь мРНК-шаблонов для генерации его белков в просвете (ERGIC) между эндоплазматическим ретикулумом (ER) и аппаратом Гольджи. Вирионы собираются в цитоплазме и выходят из клетки путем экзоцитоза


Наглядное изображение генома коронавируса и его структурных элементов — возможных терапевтических мишеней [14]