Коронавирус как молекулярное соединение

Сейчас известно 39 видов коронавирусов, в каждый вид могут входить десятки и сотни штаммов. Кроме того, есть еще 10 видов — кандидатов в коронавирусы. Специалисты пока только проверяют, можно ли их считать настоящими коронавирусами. У них широкий спектр хозяев среди птиц и зверей, у которых они вызывают заболевания дыхательной системы и желудочно-кишечного тракта. К людям коронавирусы приходят от животных: вирус атипичной пневмонии 2002—2003 годов SARS-CoV пришел от подковоносых летучих мышей, от которых он перескочил в мусанга, или малайскую пальмовую куницу, а из мусанга — уже в человека. (Любителям кофе малайская пальмовая куница должна быть знакома — это тот самый зверек, без которого не было бы кофе копи-лювак: мусангам скармливают кофейные зерна, которые определенным образом ферментируются в кишечнике, изменяя вкусовые свойства; кофе из зерен, которые прогнали через мусангов, считается особо изысканным и стоит весьма немалых денег.)

Еще один человеческий коронавирус известен по вспышке ближневосточного респираторного синдрома, первые случаи которого были зарегистрированы в 2012 году в Саудовской Аравии, — он получил название MERS-CoV. Этот вирус также пришел к людям от летучих мышей с промежуточной остановкой в одногорбых верблюдах (оттого его еще называют верблюжьим гриппом, что неправильно, — коронавирусы от вирусов гриппа отличаются). Умирают от него более трети заразившихся, однако заразиться им сложно: с момента появления вируса и до начала этого года в мире зарегистрировано лишь около двух с половиной тысяч случаев.

Подозревают, что и новый вирус SARS-CoV-2 тоже пришел к нам от летучих мышей.

Наконец, есть еще четыре человеческих коронавируса, два из которых, HCoV-229E и HCoV-OC43, были известны еще до атипичной пневмонии от SARS-CoV, а два других, HCoV-NL63 и HCoV-HKU1, открыли в 2004 и 2005 годах. Все четыре не вызывают ничего серьезнее мягкой простуды; хотя коронавирусная простуда встречается довольно часто — на ее счет относят 15—30% всей простуды в мире.

Но об эпидемиологии коронавирусов мы рассказывать не будем, а вместо этого поговорим о том, как они устроены и как на них реагируют наши клетки.

Обладатели белковой короны

И белок S, и белок HE сидят в мембранной липидной оболочке. Откуда она берется? Как мы помним, наши клетки окружены мембраной и внутри них существует много мембранных органелл — клеточных органов, выполняющих разные функции и ради правильной работы отделенных от остальной клетки двуслойной липидной мембраной. Ее-то вирус и заимствует, выходя из клетки, а как именно, скажем чуть ниже. Кроме S и HE в ней сидит очень много белка М, который поддерживает и структурирует мембрану, и еще немного белка E. Под липидной оболочкой с белками мы найдем геном вируса — нить молекулы РНК, которая усажена белком N: он упаковывает вирусную РНК в компактную свернутую спираль. (Белковая оболочка вирусов, непосредственно взаимодействующая с нуклеиновой кислотой, называется капсидом.) Когда РНК попадает в клетку, то на ней сразу можно синтезировать белки, и такую РНК у вирусов обозначают плюсом.

По этим признакам коронавирусы относят к РНК-содержащим вирусам, чей геном представляет собой одну-единственную плюс-цепь РНК. Так же выглядит геном у множества других вирусов, среди которых есть риновирусы (одна из самых частых причин простуды) и вирус гепатита С. В то же время коронавирусы относят к оболочечным вирусам, у которых кроме нуклеиновой кислоты и связанного с ней структурно-защитного белка (у коронавирусов это белок N) есть еще мембранная оболочка. К оболочечным вирусам еще относятся, например, вирусы герпеса, у которых наследственная информация хранится в ДНК, и ВИЧ. Как видим, по отдельности разные молекулярные черты можно найти у множества вирусов и лишь по их сочетанию отделить одну группу вирусов от другой.

Кстати, 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.

Любые вирусы — это, грубо говоря, лишь комок молекул, пусть и сложно устроенный. Собственного обмена веществ у вирусов нет, и размножаться за пределами клетки они не могут. Вирусам с мембранной оболочкой проникнуть в клетку проще как из-за самой мембраны, так и благодаря сидящим на ней белкам: они хорошо подходят к клеточным рецепторам. Кроме того, белки мембранной оболочки, как собственно вирусные, так и те, которые вирус прихватил у клетки вместе с куском мембраны, помогают вирусу уходить от иммунной атаки. Но из-за мембраны такие вирусы более чувствительны к разным неблагоприятным факторам, вроде обезвоживания или моющих детергентов, мембрану разрушающих. Поэтому вирусы с мембранной оболочкой лучше всего передаются от хозяина к хозяину, а сидеть на какой-то поверхности и ждать, когда их оттуда снимет потенциальный хозяин, они долго не могут. Этим они отличаются от вирусов без мембраны, которые представляют собой нуклеиновую кислоту, заключенную в белковый капсид, — они более устойчивы в окружающей среде, но проникнуть в клетку для них зачастую сложнее.

Внедрение в клетку

Разные вирусы пользуются разными клеточными белками для входа. Так, вирус атипичной пневмонии SARS-CoV и относительно безобидный HCoV-NL63 связываются с ангиотензинпревращающим ферментом 2, который помогает регулировать кровяное давление, участвует в управлении иммунитетом и играет роль еще в целом ряде процессов. Но белка одного вида для входа бывает недостаточно, поэтому, например, SARS-CoV нужен еще белок TMPRSS2 — одна из сериновых протеаз, участвующая в разных биохимических реакциях. Вирус сначала связывается с одним белком на поверхности клетки, а потом второй белок на поверхности клетки режет вирусный белок S, после чего мембраны вируса и клетки соединяются.

Схема жизненного цикла коронавируса. Проникнув в клетку, вирус высвобождает свою РНК, на которой рибосомы — клеточные машины для белкового синтеза — собирают вирусные белки, необходимые для формирования мембранных пузырьков и для синтеза плюс-цепи геномной РНК — гРНК. На вспомогательных мембранных пузырьках появляются вирусные белки, образующие RTC — replication transcription complex, этот комплекс выполняет репликацию (удвоение генома вируса) и транскрипцию — синтез коротких субгеномных РНК (сгРНК), предназначенных для сборки структурных вирусных белков. Структурный белок N соединяется с геномной РНК и образует нуклеокапсид вируса (геном плюс капсидный белок). На эндоплазматической сети синтезируются другие структурные белки, которые организуют вирусу липидную мембрану.

Вирус проник в клетку, и теперь он начинает копировать свой геном, то есть молекулу РНК, и синтезировать белки, нужные для копирования РНК и для формирования вирусных частиц. Кроме полных геномных РНК коронавирусы создают еще набор более коротких РНК — они синтезируются на больших геномных РНК и нужны только для синтеза белков; в вирусные частицы эти короткие РНК не попадают (точно так же ведут себя некоторые другие вирусы, которые вместе с коронавирусами объединяют в группу Nidovirales). Все вирусные РНК синтезируются в особых белковых комплексах, которые, в свою очередь, закреплены в небольших мембранных пузырьках. Эти пузырьки создает сам вирус: его белки вторгаются во внутриклеточные мембраны и фрагментируют их, создавая пузырьки-везикулы, чтобы РНК-синтезирующим комплексам было к чему пришвартоваться.

Часть насинтезированной РНК остается плавать в цитоплазме клетки — на ней синтезируется белок N, который будет упаковывать геномную вирусную РНК в спираль. Другие структурные белки, те, что потом окажутся в мембранной оболочке вируса (S, M и пр.), синтезируются на РНК, осевшей на особой внутриклеточной структуре — эндоплазматической сети, или эндоплазматическом ретикулуме (ЭР). Эндоплазматическая сеть — это огромная система мембранных канальцев, цистерн и пузырьков, на которых сидят белоксинтезирующие молекулярные машины рибосомы и собирают белки в соответствии с информацией в РНК. Готовые белки погружаются внутрь полостей ЭР, где приобретают правильную пространственную форму и потом либо переходят в клеточную цитоплазму, либо отправляются на экспорт, наружу из клетки, будучи заключены в транспортный мембранный пузырек.

Особенности внутриклеточной борьбы

О том, что у нее 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, бьет 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 нее 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 зараженную клетку.

ТАСС, 17 февраля. Молекулярные биологи из США получили первую трехмерную реконструкцию белков оболочки коронавируса 2019-nCoV, который вызвал вспышку пневмонии в Китае. Эти материалы помогут ученым создать вакцины и лекарства от данной болезни, пишут исследователи в статье, опубликованной в электронной научной библиотеке bioRxiv.

"Мы нашли биофизические и структурные свидетельства того, что белки оболочки 2019-nCoV прикрепляются к рецепторам заражаемых клеток сильнее, чем это делает вирус атипичной пневмонии (SARS). Вдобавок, мы подтвердили, что несколько уже известных антител, которые нейтрализуют SARS, не могут соединяться с белками нового коронавируса", - отмечают исследователи.

Биологи из Техасского университета в Остине (США) и их коллеги из Национального института аллергии и инфекционных болезней (США) с помощью криоэлектронной микроскопии впервые реконструировали структуру оболочки вируса с очень большим разрешением. Таким образом они приблизились к раскрытию точных механизмов распространения 2019-nCoV от человека к человеку

Для этого ученые заставили культуру человеческих эмбриональных клеток воспроизводить фрагменты вирусной белковой оболочки. Исследователи выделили эти частицы из клеток, специальным образом заморозили их и рассмотрели с помощью криоэлектронного микроскопа, получив в итоге трехмерное изображение их структуры.

Эти снимки подтвердили, что в целом белок RBD у SARS и 2019-nCoV устроен похоже. Однако они неожиданно обнаружили, что новый коронавирус связывается с рецепторами ACE2 не слабее, а гораздо сильнее SARS. Это может объяснять высокую заразность и неожиданно большую скорость распространения новой болезни, которую вызывает коронавирус. Вдобавок ученые открыли небольшие вставки в ключевой части белка RBD, аналоги которых присутствуют у самых заразных форм вируса гриппа.

Подобные добавления, а также другие мелкие различия в структуре белков, как отмечают исследователи, сделали новый коронавирус неуязвимым для атак трех типов антител, которые ученые выделили из крови носителей SARS. Как надеются ученые, полученные ими фотографии помогут открыть лекарства, которые могут нейтрализовать вирус еще до проникновения в клетки или мешать ему размножаться внутри них.

Новый коронавирус

Сейчас число подтвержденных случаев заболевания, вызванного коронавирусом нового типа, в Китае превысило 70,5 тыс. человек, умерло от нее 1770 человек, выздоровело – 10,8 тыс. Инфекция зарегистрирована почти во всех регионах КНР, в том числе в Пекине и Шанхае. Также случаи заболевания выявили в десятках других государств, в том числе в России, США, Таиланде, Франции, Индии и Японии. В конце января Всемирная организация здравоохранения объявила режим международной чрезвычайной ситуации, связанный с этой вспышкой пневмонии.

Первые свидетельства о появлении вируса появились в декабре 2019 года. Уже 31 декабря власти Китая информировали Всемирную организацию здравоохранения (ВОЗ) о вспышке неизвестной пневмонии в Ухане – крупном торгово-промышленном центре КНР с населением более 11 млн человек. 7 января китайские специалисты установили возбудителя болезни — коронавирус 2019-nCoV, 11 февраля ВОЗ присвоил официальное имя той форме пневмонии, которую вызывает этот вирус — COVID-19 (CoronaVirus Disease 2019).

Новый вирус относится к той же группе, что и хорошо известные SARS и MERS, возбудители атипичной пневмонии и ближневосточной лихорадки. За последние десять лет и тот, и другой вирус унесли жизни нескольких сотен людей на Ближнем Востоке и Восточной Азии, а также неоднократно вызывали эпидемии, распространяясь через верблюдов и домашнюю птицу. Изначальным переносчиком вируса 2019-nCoV, как предполагают ученые, выступали летучие мыши.

Все три возбудителя болезней относятся к так называемым коронавирусам. Заражение ими вызывает схожие симптомы: лихорадку, кашель, проблемы с дыханием и постоянное отхаркивание. Инкубационный период длится несколько недель, затем практически мгновенно начинается сильнейшая лихорадка. Как правило, около половины больных погибает от истощения, осложнений или сопутствующих инфекций при отсутствии ухода за ними.

• 
  

Новая коронавирусная инфекция продолжает ставить перед человечеством массу вопросов. Ответов на многие из них пока нет. Однако есть секреты, о которых мы уже знаем точно. Вирус – живая структура, но опасность его состоит совсем не в этом. Кто же виноват в возникновении мировой пандемии?

Как распространялся этот новый вирус, в чём его главная опасность, чего нам ждать дальше? Растёт или нет число бессимптомных пациентов с COVID-19 в России и мире? Наконец, кто же сделал эту пандемию возможной и как нам в будущем не повторить этого печального сценария? На эти и другие вопросы Царьграду ответил молекулярный биолог, доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией биотехнологии и вирусологии Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета Сергей Нетёсов, руководивший наукой в центре "Вектор" на протяжении 17 лет.

– Сергей Викторович, известно, что вирусы гораздо древнее человека. Напрашивается вывод, что это мы скорее гости в их мире, чем они в мире людей. Так ли это?

– Если вы действительно оцените количество бактерий и вирусов, которые есть в природе, и сравните с населением нашей планеты, то бактерий в миллионы раз больше, чем людей. Они не могут управлять миром только потому, что у них нет – по крайней мере, мы сейчас так считаем – коллективного разума, как у нас. Зато у них есть эволюционные преимущества – они могут быстрее меняться, быстрее приспосабливаться к окружающим условиям. Но они совсем не настроены на то, чтобы человека убивать. Это человек сам создаёт для себя опасные условия для жизни.

Например, опасность очень большой плотности населения. Особенно это касается городов с численностью жителей в 10 миллионов человек и больше. Это просто опасно, потому что там становятся возможными очень редкие процессы. Нам нужно очень хорошо думать о том, как жить дальше в такой кучности.

– Сейчас много говорят о том, что новый коронавирус имеет не природное, а рукотворное происхождение. Почему считается, что он всё-таки природный?

– Природный он или искусственный – не имеет значения для борьбы с ним. Но это имеет большое значение в смысле экспериментов, которые можно проводить. Дело в том, что в мире уже более 10 лет проводятся эксперименты, которые имитируют природную эволюцию. И такие эксперименты, на самом деле, уже два раза запрещали, а потом снова разрешали. Запрещали, потому что можно провести сейчас такие эксперименты, какие невозможны в природе.

Когда в Китае обратили внимание на бессимптомных носителей вируса, было уже поздно, болезнь уже распространилась по всей стране. Фото: Xinhua/Cheng Min/Globallookpress

Ситуация такова, что в Ухане есть лаборатория почти высшей степени биобезопасности. Там к тому же проверялись некоторые гипотезы, придуманные как в США, так и в самом Китае. Более того, как сейчас выясняется, было даже финансирование, причём не оборонного, а открытого характера – на проведение работ по имитации природной эволюции.

– А это опасно – функционирование такой лаборатории?

– Конечно опасно. Если бы я мог это решить, то я бы такие эксперименты запретил. Почему? Потому что мы ещё очень многого не знаем, как в точности устроены даже простые микроорганизмы. Но при этом мы уже умеем складывать "кубики" из аминокислот и нуклеотидов – составных частей живых организмов. Но когда-то люди уже складывали "кубики" из урана-235, и у них там всё засветилось, они обрадовались. А потом через пять-семь лет из них 80% умерло, потому что они очень близко к этому стояли и не знали о возникающем при этом излучении и о том, что это очень опасно. А ведь это был первый прототип ядерного реактора.

С вирусами всё немного по-другому, но суть одна. Мы пытаемся из "кирпичиков" слепить нечто интересное. На уровне модели мы это понимаем, а вот на уровне того, как оно может попасть в природу и там размножиться – нет. И такие эксперименты уже приводили к очень неожиданным результатам.

Так, в Австралии пытались создать штамм для контроля численности популяции кроликов. И хорошо, что сначала попытались делать это не на кроликах, а на мышином штамме и делали это в лаборатории высшей степени защиты. И повезло, что эта лаборатория очень строго соблюдала все правила биобезопасности. Потому что они думали получить штамм, который мышей стерилизует. Но в итоге они получили штамм, которому в природе нет равных по летальности для мышей. Понимаете, это получилось случайно. И в это сразу даже не все поверили! И взялись перепроверять. И всё оказалось правдой. А ведь всего лишь хотели стерилизовать животных…

И в случае имитации природной эволюции в лаборатории учёные могут нечаянно такую заразу получить, которую никак не ожидают. И она будет совсем даже не природный процесс имитировать, а просто нечаянно будет получена такая конструкция, которая станет моментально бить по тем же лёгким с невероятной силой. Вот почему к этим экспериментам сейчас привлечено очень большое внимание, они обсуждаются, но не дилетантами, а специалистами.

– То есть нам в каком-то смысле даже повезло, что мы столкнулись с природным вирусом, который не настолько страшен?

– Вы знаете, это правда. Конечно, он мог быть намного более смертоносным. В Китае плотность населения в тех областях, где это случилось, просто феноменальная. Я сравниваю с Новосибирской областью, и у многих это вызывает удивление. Провинция Хубэй площадью примерно с Новосибирскую область. Отличие буквально в 2%. Там живёт 110 миллионов человек, а в нашей области – меньше трёх миллионов. Разница в 40 раз.

Чтобы прокормить нашу Новосибирскую область, надо 7,5 миллионов кур в год. Умножьте эту цифру на 40. Хорошая величина получается – 300 миллионов. Вы представляете, как все эти птицы будут болеть, если их не вакцинировать? И соответственно, какова там вероятность появления птичьего вируса, патогенного для человека. А ведь они там ещё и свиней, коров, овец выращивают…

– Сейчас в России говорят об увеличении числа бессимптомных пациентов с COVID-19. С чем связан этот рост?

– Нет, бессимптомные носители были с самого начала. Просто в Китае на это не обратили особого внимания, потому что там сразу был введён жесточайший карантин. Там стреляли в воздух, когда человек нарушал карантин, нам такое даже и не снилось. Поэтому на бессимптомных там не обратили внимания, а потом не обратили внимания в Италии и США. И там получилось так, что иногда бессимптомный носитель заражал несколько сотен людей. Именно так начинались эпидемии в Северной Италии и штате Вашингтон в США.

Нам повезло, что мы поздно этот вирус получили и имеем опыт других стран. Но мы им поначалу не воспользовались. А надо было сразу обратить внимание на итальянский пример. Фото: Zamir Usmanov/Globallookpress

И когда на это обратили внимание, стали этот феномен изучать. Но в условиях эпидемии это делать очень трудно, хотя соответствующие исследования начали проводиться сразу. Я ещё в феврале, когда прочитал эти публикации в американской и итальянской прессе, предупреждал, что нужно срочно отлавливать всех этих контактных бессимптомных вирусоносителей. То есть всех контактных с выявленными больными лиц надо сразу обследовать на наличие вируса. Но мне в ответ возражали, что нам этого делать не надо, у нас модель другая, и мы будем делать по-другому. Сделали по-другому и получили то, что имеем сейчас.

– Нам говорят, что Россия выиграла время, и поэтому у нас ситуация развивается более стабильно. Это так?

– Нам повезло, что мы поздно этот вирус получили и имеем опыт других стран. Но мы им поначалу не воспользовались. А надо было сразу обратить внимание на итальянский пример. Ведь там пара-тройка бессимптомных носителей заразили сначала несколько десятков человек в барах и кафе, а через пару дней эта цифра возросла до почти 100 тысяч человек. Потому что там был и футбольный матч, на который они все пришли, и фестиваль проводился. То есть эти люди были без симптомов, но передали вирус тем, кто оказался более восприимчивым.

– Сейчас говорят, что многие переболели коронавирусом в России ещё до того, как люди стали массово заражаться. Есть истории, что в феврале у многих в Москве была высокая температура и симптомы, схожие с COVID-19, но эти люди теперь выздоровели, а некоторые якобы перенесли болезнь вообще без симптомов. Какова вероятность, что это был именно новый коронавирус?

– Вы когда-нибудь держали в руках медицинский справочник фельдшера? У меня дома такой был, справочник 1960-х годов. Когда я его читал в 20-летнем возрасте, я сразу у себя нашёл штук 30 болезней. И многие сейчас делают то же самое.

Не было тогда ещё никакой эпидемии. На самом деле респираторное заболевание вызывают с десяток вирусов и столько же бактерий. Основную заболеваемость вызывают вирусы – до 80%. Это грипп, коронавирусы обычные – четыре штуки, вирусы парагриппа обычные – четыре штуки, метапневмовирусы – две разновидности, риновирусы, бокавирусы, аденовирусы, энтеровирусы и так далее.

Врачи назначали всем этим больным какой-то анализ? Почти наверняка – нет, хотя в принципе могли. Но такой вид диагностики – на несколько респираторных вирусов – у нас не входит в страховую медицину. Поэтому ни один государственный врач вам такой анализ не назначит. А потом люди говорят, что они "тяжело переболели" и подозревают новый коронавирус. Никто ведь тогда таких диагнозов не ставил, потому что про него никто и не знал, а "на глаз" по симптомам ставить такой диагноз – это нонсенс.

Про вакцину мы можем говорить только тогда, когда она прошла испытания, хотя бы вторую и третью фазы, на добровольцах. Фото: Peter Steffen/dpa/Globallookpress

Если вы говорите "болел", значит, у человека были недомогания. Парадокс всех бессимптомников в том, что у них же не было ничего. И сейчас есть целый ряд гипотез, почему так бывает. Есть часть живых вакцин, которыми прививают людей – это вакцины против кори, паротита, краснухи, полиомиелита. Это всё живые вакцины. Практически никто после их введения никаких симптомов не наблюдает, а живой вакцинный вирус в этих людях размножается, причём как минимум в 100 раз. Просто он поражает небольшое количество клеток. Человек, может быть, это ощущает, но в виде лёгкого недомогания. Поэтому бессимптомный носитель – это не больной.

– И много ли у нас таких носителей, процент увеличивается?

– Мы ничем не отличаемся от США, Италии и других стран. У нас этот процент, я думаю, такой же. Сейчас считается, что это вообще порядка 80%. Недавно в Санта-Кларе в Калифорнии провели исследование на наличие у населения антител к нынешнему коронавирусу. А в Санта-Кларе некоторые люди болели коронавирусом, но далеко не все. Итог – примерно 4% имеют антитела. Сейчас идёт спор о том, насколько надёжна была та тест-система на определение антител. Да, там возможен "перекрёст" со старыми, давно известными коронавирусами, но это надо решать путём совершенствования этой системы.

У нас Татьяна Голикова говорила, что 11 человек из 226 в Москве уже имеют антитела. Так у нас ещё на тот момент ни одной аттестованной тест-системы не было на этот маркер. То есть это результат очень и очень приблизительный, мягко говоря. И если вы хотите такое определение надёжно сделать, то вы сразу должны объяснить, как была валидирована эта тест-система. Если она в некой деревне под Архангельском тоже нашла эти 4%, то ей грош цена. А для валидации тест-систему надо тщательно проверить на специально собранной панели контрольных сывороток, как положительных, так и отрицательных.

– Сейчас создаётся много вакцин против коронавируса. Какова примерно может быть их эффективность с точки зрения мутации вируса, к моменту их появления вирус успеет сильно измениться или нет?

– Да, разрабатывается сразу несколько кандидатных вакцин. Я особенно обратил бы внимание на это слово – кандидатных. Потому что про вакцину мы можем говорить только тогда, когда она прошла испытания, хотя бы вторую и третью фазы, на добровольцах. Насчёт мутаций коронавируса – он мутирует гораздо медленнее, чем обычный вирус гриппа, поэтому не в этом проблема. Просто мы должны иметь в виду, что против коронавирусов человека пока ещё никакой вакцины не разработано. Какой из вариантов в итоге будет защищать от инфекции и пойдёт в серию – никто не знает. Пока про это говорить рано. Нужно сделать ещё много экспериментальных шагов, прежде чем мы дойдём до той стадии, когда сможем это сказать.

– Как долго, на ваш взгляд, нынешняя тяжёлая ситуация с коронавирусом может продолжаться и в России, и в мире?

– Это зависит от эффективности применяемых сейчас мер. Не зря же в Индии нарушителей изоляции били палками, а китайцы стреляли в воздух – это привело к строгому соблюдению мер и снижению в итоге заболеваемости. А у нас посмотрите, что происходит: люди массово гуляют, обнимаются, шашлыки группами жарят и так далее. Это какая-то пародия на карантин. И мы видим по динамике заболеваемости, что происходит: пока мало что меняется.

В мире мы видим замедление и распространения, и заболеваемости, а в России – пока нет. А математика нам говорит, что пока у нас ежедневное прибавление возрастает, мы даже ещё не на половине пика. Минимальный прогноз мы уже можем сделать, что у нас будет около 120 тысяч заболевших. А ведь люди будут заражаться и потом, уже после прохождения пика. В сумме мы получим, скорее всего, примерно 300-500 тысяч, и будет очень хорошо, если эта цифра всё-таки будет меньше. А это зависит только от нас с вами: от соблюдения нами противоэпидемических мер.

Георгий Базыкин закончил биофак МГУ им. Ломоносова , получил кандидатскую степень (PhD) в Принстонском университете (Нью- Джерси , США ). Работал за рубежом, сейчас является профессором Центра наук о жизни Сколтеха и руководит лабораторией молекулярной эволюции Института проблем передачи информации (ИППИ РАН).

ИСКУССТВЕННАЯ БАКТЕРИЯ УЖЕ ЕСТЬ. А ВИРУС?

В этом году исполняется 10 лет с тех пор, как впервые в истории человечества ученые создали в лаборатории геном живого организма - бактерии. Ее назвали Синтия, а творцами выступила команда исследователей во главе с американским генетиком, биотехнологом и одним из руководителей проекта по расшифровке генома человека Крейгом Вентером. Сейчас появились конспирологические версии: мол, новый коронавирус тоже создан в лаборатории. Ученые опровергают: в данном случае - точно нет. Но вопросы остаются.

Эволюционный биолог Георгий Базыкин Фото: Личный архив

- Георгий, поясните как эволюционный биолог: раз бактерию успешно сконструировали, то в принципе вирус синтезировать можно? Сейчас или в обозримом будущем?

- В принципе синтезировать вирусный геном можно. Но геном коронавируса, вызывающего COVID-2019, очень похож на многие вирусы, которые мы видели раньше. И в природе – у летучих мышей и других зверей, и у людей: он довольно близок к вирусу, вызвавшему в 2002-2003 годах атипичную пневмонию (SARS). Его даже так и назвали официально: SARS-CoV-2. Изучая геном этого вируса, мы не видим следов преднамеренного изменения – только следы естественной эволюции.

К тому же синтезировать вирус с нуля очень дорого и долго. Именно поэтому так важно получить образец коронавируса для создания вакцины. Хотя у нас есть полная последовательность генома этого вируса (ей Китай поделился со всем миром еще в январе. - Авт.), нельзя взять генетические данные, быстро синтезировать вирус, размножить в клеточной культуре и сделать вакцину. Теоретически это осуществимо, но фактически крайне сложно.

Коронавирус останется с людьми навсегда Фото: REUTERS

- Давайте поближе рассмотрим врага. Вирус, вызывающий COVID-2019, относится к группе РНК-вирусов, а есть еще ДНК-вирусы. В чем их отличие и почему это важно для нас?

- Вирусы делятся на две большие группы в зависимости от того, какую молекулу они используют в качестве носителя своей генетической информации. РНК-вирусы известны тем, что это самые быстромутирующие (изменяющиеся) биологические объекты из всех известных человечеству. К ним относится грипп, ВИЧ и новый коронавирус.

Скорость мутирования коронавируса COVID-2019 сходна с вирусом гриппа. Это значит, что когда у нас будет вакцина от коронавируса, то, может быть, ее нужно будет периодически обновлять - так же, как с гриппом. Потому что она станет устаревать, если новый коронавирус станет эндемичным в человеческой популяции.

- Если сейчас удастся погасить все вспышки и коронавирус заново не перепрыгнет в людей от животных, то эндемичным он не станет.

Скорость мутирования коронавируса COVID-2019 сходна с вирусом гриппа Фото: REUTERS

Но один из сценариев, который представляется мне реалистичным, выглядит так. Если смертность от коронавируса COVID-2019 сейчас измерена правильно и окажется относительно невысока, то его судьба может стать похожей на свиной грипп. Помните, в 2009-м была вспышка? Вначале она всех тоже очень испугала. Болезнь быстро распространялась, и по первым данным казалось, что свиной грипп вызывает очень высокую смертность. Потом выяснилось, что показатели ниже. Большинство заболевших выживает, и вирус тоже остается с нами. Сейчас тот самый свиной грипп, пандемический штамм 2009 года, распространился по всему миру и входит в число штаммов сезонного гриппа, с которым мы встречаемся каждый год. Он включается в обычную вакцину от гриппа, которой мы прививаемся ежегодно. Вполне вероятно, что-то похожее случится с новым коронавирусом.

ЗАРАЗНОСТЬ ИНФЕКЦИИ В КИТАЕ И РОССИИ МОЖЕТ БЫТЬ РАЗНОЙ

- Если продолжать аналогию со свиным гриппом, то в 2009-м была именно пандемия, огромное число больных по всему миру, погибли более 200 тысяч человек. Какой прогноз заболеваемости коронавирусом вам, как ученому-биоинформатику, кажется наиболее реалистичным?

- Мы, как ученые, не даем прогнозы. А строим модели. Есть два основных способа. Первый - математическая модель для числа случаев заболевания. В ее основе лежит показатель того, сколько новых людей заражает один больной человек. Если это число больше единицы, то инфекция будет нарастать и распространяться до тех пор, пока подавляющая часть населения не переболеет и не получит иммунную защиту.

- Китай сообщает, что один больной заражает в среднем от двух до трех человек.

- Понятно. Именно поэтому так пугающе выглядят модели, построенные британскими экспертами. Там речь идет о сотнях тысяч человек. Но ведь весь мир принимает меры, чтобы помешать распространению коронавируса. Можно, зная это, более точно предсказать масштабы дальнейшего распространения коронавируса?

- На самом деле учитывать в модели все эти меры очень сложно. Скажем, сейчас пассажиропоток из Китая в Россию снизился, но все равно самолеты летают. Произошло ли снижение в два раза, в 10 раз или в 100 раз - это совершенно разные условия для определения вероятности, перебросится ли инфекция в Россию. Более тонкие вещи моделировать еще труднее. Если вы вводите карантин в школах, скорость передачи вируса, разумеется, снизится. А насколько? В Китае это может быть одна история, в России - совершенно другая. В разных странах разный менталитет, сплоченность людей, устройство общественного транспорта и т. д.

Но в любом случае польза математических моделей в том, что они показывают нам спектр возможностей. Дают картину, к которой в принципе нужно быть готовыми.

Если смертность от коронавируса COVID-2019 сейчас измерена правильно и окажется относительно невысока, то его судьба может стать похожей на свиной грипп Фото: REUTERS

БУДЬ В КУРСЕ

Степень заразности вирусов

Ученые определяют эту цифру исходя из того, сколько здоровых человек заражает один больной.

Коронавирус COVID-2019 - 2,2 (то есть 5 больных способны заразить 11 здоровых)

Сезонный грипп - 1,5

Риновирусы (возбудители простуд) - 6

Корь (если не было прививки) - 12 - 18

НА ВЕТВЯХ ЭВОЛЮЦИОННОГО ДЕРЕВА

- Второй способ (определить скорость распространения инфекции. - Ред.) - молекулярная эпидемиология, - продолжает Георгий Базыкин . - Это наука совсем новая. Если у вас есть последовательности генома сходных вирусов, то, сравнивая эти генетические данные друг с другом, можно построить эволюционное дерево. Его ветви своей длиной будут отражать текущее состояние - рост или замедление вспышки инфекции. Затем мы применяем математические методы, которые позволяют на основе информации о форме эволюционного дерева оценивать, в частности, скорость распространения вируса среди людей.

Китай сообщает, что один больной заражает в среднем от двух до трех человек Фото: EAST NEWS

- И что говорит о коронавирусе эта модель?

- По первым результатам получается примерно то же, что и по скорости роста числа инфекций: 2 - 3 инфицированных на одного больного. Для более точного построения эволюционного дерева нам не хватает данных из Китая. Коронавирус мутирует, нужны новые последовательности генома, а КНР сейчас просто не до того, чтобы выкладывать эту информацию в общедоступные базы. Видимо, придется подождать.

- Вы сказали, что вирус мутирует. То есть, у вновь заболевающих он уже не совсем тот, что у первых? Получается, для создания вакцины уже нельзя использовать образцы вируса, выделенные у пациентов в начале вспышки?

- Любые биологические объекты мутируют все время, и коронавирус COVID-2019 не исключение. Когда мы строим эволюционные деревья, то как раз используем тот факт, что штаммы одного и того же вируса у разных людей отличаются друг от друга. Так происходит именно в результате мутации. Кстати, при построении эволюционных деревьев можно прослеживать пути передачи вируса. Например, первые пациенты во Франции имели очень близкие варианты коронавируса. Это было дополнительным свидетельством, что уже не все случаи привозятся из КНР — инфекция передается и в Европе.

ВОПРОС-РЕБРОМ

Почему у нас всего двое больных?

С тех пор, как коронавирус выбрался за пределы Китая, в зарубежных странах растет число заболевших. В Германии , Австрии , Франции количество случаев перевалило десяток, в США - больше двух десятков. В России же, граничащей с КНР, по-прежнему сообщается всего о двух случаях завоза новой инфекции (по данным на момент подготовки этого интервью).

- Георгий, вам не кажется, что эти цифры не реалистичны?

- На самом деле поток людей в тех местах, где мы граничим с Китаем, не такой высокий. По-видимому, большинство людей из КНР всё же прилетало рейсами Москва - Пекин . В этом смысле Россия похожа на Канаду , США или Англию .

С тех пор, как коронавирус выбрался за пределы Китая, в зарубежных странах растет число заболевши Фото: EAST NEWS

- Но у нас зарегистрировано гораздо меньше больных, чем в этих странах.

- У нас и пассажиропоток меньше. Из Уханя в Москву было всего три прямых рейса в неделю, когда аэропорт там был открыт. А, например, в Таиланд — более пятидесяти.

С другой стороны, я совершенно не исключаю, что по Москве и другим городам ходят люди с незафиксированными случаями коронавирусной инфекции. Есть ведь бессимптомные или малосимптомные больные. Их по прилете не заметит никакой тепловизор. Хотя и степень заразности до появления симптомов болезни по-прежнему под большим вопросом.

Продолжение следует. В каких случаях восприимчивость к вирусам может зависеть от генетики человека и работает ли это правило в ситуации с новым коронавирусом; как и почему возбудители инфекций перескакивают от животных к людям и наоборот, а также почему большинство опасных вирусов приходят из тропического пояса. Читайте об этом во 2-й части интервью с Георгием Базыкиным в ближайшее время на kp.ru

КСТАТИ

Пока главным средством борьбы с коронавирусом является карантин. Помогут ли противовирусные препараты в борьбе с заразой и когда могут открыть Китай? (подробности)

В ТЕМУ

Почему новый вирус не любит европейцев? Помогают ли маски? Можно ли бороться против заразы отбеливателем? Объясняет вирусолог Александр Чепурнов (подробнее).

Вирусолог Александр Чепурнов списывает все на отсутствие дисциплины у пассажиров и предлагает ввести в России штрафы для тех, кто сбегает из-под карантина, а распространение коронавируса приравнять к ВИЧ (подробнее).

РЕПОРТАЖ ИЗ КИТАЯ