На прошлой неделе ВОЗ объявила, что в ближайшее время в Китай отправится группа экспертов, задача которых — помочь ученым этой страны установить природный очаг нового коронавируса, унесшего уже более 580 тысяч жизней по всему миру.
Делается это не для того, чтобы отыскать виновных в разразившейся глобальной эпидемии. Цель научной экспедиции куда более прагматична: ВОЗ, как и все международное сообщество, хочет по возможности не допустить повторения подобных чрезвычайных ситуаций в будущем.
В 2004 году ученым уже удалось предотвратить повторную эпидемию «атипичной пневмонии» SARS — именно благодаря тому, что после первой вспышки эксперты установили происхождение инфекции, отследили ее путь до природного очага — и, как только вирус снова начал гулять среди людей, его смогли оперативно обезвредить.
Сейчас ученые прилагают все силы, чтобы повторить этот успех с новым коронавирусом — хотя на этот раз казалось бы идентичная задача обернулась на практике настоящей головоломкой, которая уже не раз заводила следователей в тупик.
Несмотря на значительное сходство двух вирусов, SARS-CoV-2 оказался куда более крепким орешком, чем его предшественник, и разгадать загадку его происхождения будет непросто.
Однако опыт прошлых эпидемий подсказывает ученым, в каком направлении нужно вести работу. Да и сам новый коронавирус, у которого еще полгода назад не было даже названия, успели изучить — пусть и слабо, но все же достаточно для того, чтобы надеяться на успех.
«Поди туда не знаю куда»
Чтобы не допустить повторения эпидемии, ученым нужно как можно более точно ответить на два вопроса.
Во-первых, откуда именно — из какого «природного резервуара» — пришла новая инфекция. Проще говоря, какие животные в дикой природе носят в себе вирус, потенциально угрожающий очередной глобальной эпидемией.
Во-вторых, как именно этот вирус, еще недавно поражавший исключительно животных, «преодолел межвидовой барьер» — то есть приобрел способность переходить от человека к человеку. Нужно понять, что за мутация стала причиной этого изменения и насколько вероятно, что это произойдет снова.
«Одно дело — когда какой-то вирус передается между людьми: у нас одинаковая иммунная система, одинаковая анатомия, очень похожие гены, — объясняет Самар Мета, один из ведущих экспертов лаборатории вычислительной биологии Sabeti Lab при Гарвардском университете. — Но для того, чтобы перейти к человеку от животного, вирус должен преодолеть значительно более высокий «эволюционный барьер», то есть очень сильно измениться. Поэтому это и происходит настолько редко».
Sabeti Lab ученые называют мировым центром вирусной генетики. За последние десятилетия эксперты этой лаборатории расшифровали генетический код и установили происхождение нескольких опасных патогенов, в том числе вирусов Зика и Эбола. В результате обе эти инфекции ученым удалось фактически обуздать: сейчас, если где-то начинается вспышка вирусной лихорадки, ее обычно удается относительно быстро погасить, не дав перерасти в полномасштабную эпидемию.
«У каждого вируса свой геном — специфическая последовательность ДНК или РНК. Она совершенно уникальна — настолько, что ее можно сравнить с отпечатком пальца», — объясняет доктор Мета принцип работы «вирусных детективов».
«При каждом новом заражении геном вируса немного изменяется. Совсем чуть-чуть, буквально на доли процента — но это позволяет установить между двумя инфицированными связь, — продолжает эксперт. — И если мои отпечатки пальцев и отпечатки моего брата не имеют между собой ничего общего, то мой вирус и вирус моего соседа будут практически идентичны».
Геном SARC-CoV-2 — это длинная последовательность РНК, состоящая примерно из 30 тысяч букв (нуклеотидов), идущих друг за другом в строгом порядке. А значит, при сборке каждой новой копии у вируса есть 30 тысяч возможностей ошибиться, случайно заменив одну букву другой.
Если такая ошибка произошла, но вирус не потерял способность размножаться, новая последовательность РНК будет воспроизводиться снова и снова, пока вновь не ошибется при сборке уже в каком-то другом месте.
За счет этого генетики могут довольно точно восстановить цепочку, по которой передавалась инфекция — определить, кто из пациентов кого заразил и в каком порядке. А следовательно, и понять, кто был самым первым заболевшим — так называемым Нулевым пациентом, положившим начало всей эпидемии.
Найдя его, можно будет отыскать и животное, от которого он заразился.
Большие надежды
Именно по этому пути пошли китайские ученые, когда поняли, что в Ухане произошла вспышка непонятной болезни, вызванная новым вирусом.
Они собрали у всех имеющихся на тот момент пациентов образцы генетического материала, расшифровали их — и начали сравнивать друг с другом, располагая в порядке расхождения вирусного генома.
В результате выстроилось несколько длинных разветвленных цепочек, показывающих путь передачи инфекции.
«Это так называемое филогенетическое дерево вируса. Оно показывает, в каком порядке происходили основные мутации», — объясняет Алина Чан, профессор Института Броуда, совместного центра генетических исследований Гарварда и MIT.
«На схеме видно, как от одной вариации генома отделяется другая, потом из нее вырастает следующая ветвь — и так далее, — продолжает она. — Фактически это наглядное изображение эволюции вируса».
Профессор Чан — один из авторов нашумевшей статьи о происхождении SARS-CoV-2, где утверждается, что генетически новый коронавирус отлично приспособлен к передаче от человека к человеку. А значит, нынешняя эпидемия может быть далеко не последней — если в дикой природе у вируса объявятся неизвестные нам пока близкие родственники.
По ее мнению, это совсем не исключено. Откуда появился вирус, мы пока так и не знаем. Свести цепочки заражений в Ухане к одной точке, из которой началось распространение инфекции, у генетиков не получилось.
Таких «начальных точек» — никак не связанных между собой — оказалось целых пять.
Родственные связи
Несмотря на то что обнаружить Нулевого пациента не удалось, ученые не теряют надежду рано или поздно установить природный очаг инфекции другим способом.
Еще в начале января, как только китайские ученые расшифровали РНК возбудителя неизвестного заболевания (на тот момент у него еще даже не было названия) и сравнили полученный результат с базой данных, стало понятно, что он почти на 80% совпадает с геномом SARS — того самого вируса, что дважды вызывал вспышки «атипичной пневмонии» в 2002-2004 гг.
На то, чтобы найти источник первого SARS, у эпидемиологов ушло почти полгода, рассказывает Алина Чан. Точно так же дойдя по цепочке до первых зараженных, ученые выяснили, что сразу несколько из них посещали местный рынок, где продавали диких животных, и поняли, что скорее всего источник инфекции находится именно там.
Тестирование на рынке заняло не один месяц. Генетикам пришлось подряд проверять всех животных, которые потенциально могли быть промежуточными переносчиками инфекции. В мае 2003 года их усилия увенчались успехом: идентичный вирус был найден в организме гималайских цивет.
«Когда в конце 2003 года случилась повторная вспышка SARS, ученые уже примерно представляли, где искать виновных, — продолжает профессор Чан. — Узнав, что одна из первых пациенток работала официанткой, эпидемиологи сразу же направились в ресторан, где она работала. Там они обнаружили цивет, проверили их на вирус — и анализ дал положительный результат».
В результате все расследование было окончено за несколько недель и масштабную эпидемию удалось предотвратить.
«Проведенный позже генетический анализ подтвердил, что вторая вспышка не была отголоском первой, уточняет Алина Чан. — За год с небольшим вирус действительно преодолел межвидовой барьер по меньшей мере дважды».
Ложный след
Узнав, что нынешний уханьский коронавирус — близкий родственник SARS, ученые поняли, что искать его прародителя скорее всего тоже нужно на местных рынках диких животных. Но кого тестировать на этот раз — неужели снова цивет?
Ближайшим генетическим родственником SARS-CoV-2, найденным все в той же базе данных, оказался вирус RATG13, обнаруженный в 2013 году у летучих мышей в провинции Юньнань. Геномы двух вирусов совпали на 96,2%.
Это не стало для ученых неожиданностью. Еще в 2007 году был опубликован обзор научных работ, где говорилось, что в природе существует постоянный «резервуар» вирусов, родственных SARS — и чаще всего их переносят именно летучие мыши.
Авторы статьи предупреждали: высока вероятность того, что вирус станет представлять опасность и для людей, так что нужно готовиться к новой эпидемии.
Однако на этот раз работа на уханьском рынке застопорилась. К удивлению генетиков, все найденные ими у рыночных животных образцы оказались более далекими родственниками нового коронавируса, чем тот, что был обнаружен шесть с лишним лет назад в тысяче километров от него.
Чуть позже выяснилась еще одна неожиданная подробность: из пяти подтвержденных первых случаев заражения (тех самых «первых пациентов») связать с Уханьском рынком удалось только один. Получается, что остальные четверо подхватили инфекцию где-то еще — а может, даже в разных местах.
Так или иначе основная версия ученых о происхождении вируса не подтвердилась. Ведущий на рынок след оказался ложным.
«Проблема с Covid-19 заключается именно в том, что мы до сих пор так и не нашли в организме ни одного животного такую версию SARS-CoV-2, которая бы позволяла предположить, что люди заразились этим вирусом от животных, — разводит руками профессор Чан. — Пока что, наоборот, все животные, у которых был обнаружен SARS-CoV-2, получили его от людей».
Удивительный гибрид
Судя по всему, на уханьском рынке произошел лишь первый случай массового заражения новым вирусом. Как он туда попал, а также где и как долго скрывался до этого, по-прежнему остается загадкой.
Ученые Университетского колледжа Лондона подсчитали: на то, чтобы геномы SARS-CoV-2 и его ближайшего родственника RATG13 разошлись от общего предка на не совпадающие 4% путем одних мутаций, потребовалось бы примерно 50 лет естественной эволюции.
По мнению ученых, это очень маловероятно. Скорее новый коронавирус получил эту часть своего генома, обменявшись фрагментами РНК с другим вирусом в теле какого-то промежуточного хозяина.
Рекомбинация двух вирусов внутри одного организма — явление относительно редкое, но довольно неплохо изученное. За счет этого феномена, судя по всему, преодолел межвидовой барьер и первый SARS, позаимствовав часть своего генома у вируса гималайских цивет.
Промежуточным хозяином SARS-CoV-2 долго считали панголина — у этих животных ранее был обнаружен вирус, частично схожий с «недостающим» фрагментом. Предполагалось, что SARS-CoV-2 получил от него свое главное оружие — шиповидный белок, который делает вирус заразным, позволяя проникать в наши клетки.
Однако, возможно, что все как раз наоборот — и шиповидный белок достался панголинам от предка нынешнего коронавируса.
Ни одну из этих версий нельзя исключить полностью. Возможно, со временем у ученых появятся и другие теории. По словам Алины Чан, с уверенностью о новом коронавирусе можно сказать только одно: генетически он отлично приспособлен к тому, чтобы легко передаваться от человека к человеку.
«Однако в настоящий момент у нас нет достаточных свидетельств в пользу ни одного конкретного сценария адаптации SARS-CoV-2, — подчеркивает она. — И непонятно, когда такие свидетельства будут найдены».
Самар Мета убежден, что рано или поздно ученым удастся найти ответы на поставленные вопросы. Главное не бросать поиски — иначе повторение эпидемии неизбежно.
Так же считает и Алина Чан. По ее словам, все конспирологические версии происхождения вируса давно опровергнуты учеными, но многие продолжают использовать их в своих целях, зарабатывая политические очки.
«Учёные всего мира работают не покладая рук, пытаясь понять биологию и эпидемиологию вируса, разрабатывая варианты лечения, вакцины — и в целом делают всё, чтобы предсказать возможное развитие пандемии и в конечном итоге справиться с ней. Никогда ещё научное сообщество не было настолько единым перед лицом общей проблемы. Но вопрос о происхождении SARS-CoV-2 стал настолько политизированным, что люди забыли о настоящей цели: ответ на него нужен в первую очередь для того, чтобы не допустить новых вспышек коронавируса в будущем», — заключает профессор Чан.
Источник: BBC.com
