Новое исследование настоятельно предполагает, что вызывающие озабоченность варианты коронавируса возникают в результате хронических, длительных инфекций COVID у людей, которые могут иметь иммунитет и не могут избавиться от вируса. Frontiers in Virology опубликовали выводы ученых из Университета Эмори и Оксфордского университета.
«Вместо того, чтобы развиваться из цепочек передачи острых инфекций COVID от сотен миллионов людей, наши результаты показывают, что варианты, вызывающие озабоченность, возникают в редких случаях, когда у кого-то может быть активная инфекция в течение нескольких месяцев», — говорит Дэниел Вайсман, автор-корреспондент и Эмори. профессор биологии и физики, занимающийся количественной эволюционной теорией.
«Ключевым выводом является то, что важно найти этих хронически инфицированных людей и оказать им поддержку в выздоровлении», — добавляет Махан Гафари, первый автор статьи и научный сотрудник Оксфордского университета. «Во многих случаях они могут быть бессимптомными и даже не осознавать, что инфицированы COVID, хотя активно выделяют вирус ».
Гафари окончил Эмори в 2018 году со степенью магистра физики.
Среди других авторов статьи Арис Кацуракис, профессор эволюции и геномики Оксфордского университета; Цихан Лю, аспирант Эмори по физике; и студентка Эмори Аруши Диллон.
Случайные мутации
Вирусы, такие как SARS-CoV-2, постоянно развиваются из-за случайных мутаций в генетическом коде, которые могут возникать при их репликации. «Когда вирус копирует себя, он не всегда делает идеальные копии, — объясняет Вайсман.
Обычно такие случайные мутации не приносят пользы вирусу и не вызывают опасений у ученых, следящих за этими изменениями. Однако иногда мутации приводят к варианту вируса, который может сделать его более трансмиссивным, трудным для обнаружения и лечения и даже более смертельным.
Всемирная организация здравоохранения определяет вызывающий озабоченность вариант SARS-CoV-2 как вариант, который с большей вероятностью вызывает инфекции даже у тех, кто вакцинирован, или у тех, кто был инфицирован ранее.
«В первые несколько месяцев пандемии не было похоже, что коронавирус адаптируется к варианту, вызывающему беспокойство», — говорит Вайсман. «Но потом, бум, бум, бум! Мало того, что коронавирус превратился в ЛОС, он сделал это три раза подряд в конце 2020 года».
Всемирная организация здравоохранения назвала эти первые три варианта опасными альфа, бета и гамма.
Вопросы, связанные с ЛОС
Почему все три ЛОС появились примерно в одно и то же время и, по-видимому, в трех отдаленных уголках мира?
Еще одна загадка заключалась в том, почему в ЛОС произошли большие кластеры мутаций. «Ключевой элемент, отличающий эти ЛОС от других циркулирующих линий вируса, заключается в том, что каждый из них имеет значительно повышенное количество мутаций», — отмечает Гафари. «Это главное отличие с точки зрения эволюции».
По крайней мере, некоторые из мутаций ЛОС были обнаружены в хронических случаях COVID, что привело к гипотезе о том, что эти длительные случаи могут быть источником ЛОС. Другая основная теория заключалась в том, что ЛОС возникли в результате устойчивой передачи острых инфекций в районах мира с плохим геномным надзором за вирусом.
Гафари, Вайсман и их сотрудники были в числе первых команд, которые методично проверили эти теории, связанные с появлением альфа-, бета- и гамма-летучих органических соединений.
Исследователи построили механистическую теоретическую модель для изучения проблемы, используя существующие данные и разработанное ими программное обеспечение. Полученная модель исключает теорию о том, что ЛОС возникли в результате устойчивой передачи острых инфекций, и полностью поддерживает теорию о том, что каждый вариант развился у одного человека с хронической инфекцией .
Модель показывает, как было необходимо несколько мутаций, каждая из которых могла быть либо нейтральной, либо слегка благоприятной для приспособленности вируса. Таким образом, вариант в конечном итоге приобретает совокупность мутаций, которые позволяют ему стать более трансмиссивным.
Модель объясняет появление дельты и омикрон
Хотя настоящая статья основана на данных для альфа-, бета- и гамма-вариантов, результирующая теоретическая модель также объясняет более позднее независимое появление дельта- и омикронных ЛОС. Дельта появилась в Индии в конце 2020 года, быстро охватив эту страну и распространившись по всему миру. Дельта утихла после того, как в конце 2021 года в Южной Африке появился омикрон, который не является потомком дельта-варианта. Омикрон быстро стал доминирующим глобальным ЛОС.
Исследователи сделали свою модель и программное обеспечение общедоступными для других, чтобы изучить эволюцию вариантов SARS-CoV-2.
«В идеале мы хотели бы в конечном итоге иметь возможность количественно определить сроки появления новых вариантов в будущем», — говорит Вайсман. «Это имеет огромное значение с точки зрения общественного здравоохранения».
Исследования показали, что некоторые люди с ослабленным иммунитетом, например, принимающие лекарства от других хронических заболеваний, переносят активную инфекцию COVID в течение года или даже дольше. Исследователи подчеркивают, что крайне важно идентифицировать этих людей не только для того, чтобы помочь им лечиться от COVID, но и для проведения геномного наблюдения за вирусами SARS-CoV-2, которые они переносят.
«Кто знает, какой вариант может закипеть от хронически инфицированного человека?» — говорит Гафари. «Наше исследование показывает, что с эволюционной точки зрения мы можем ожидать чего-то совершенно отличного от предыдущих ЛОС. Если мы хотим оставаться на шаг впереди этого вируса, нам нужно более активно выявлять и наблюдать за людьми с хроническими инфекциями».