Одна из мутаций коронавируса получила наибольшее распространение
Несколько месяцев ученые обсуждали, почему один генетический вариант (мутация) коронавируса стал самым распространенным в разных странах.
Некоторые ученые утверждали, что эта мутация распространилась случайно, в результате взрывных вспышек в Европе. Другие предположили возможность того, что эта мутация дала вирусу SARS-CoV-2 некоторое биологическое преимущество. Ученые в срочном порядке изучали эффект этой мутации.
Теперь ученые доказали, что вирусы, переносящие эту конкретную мутацию, заражают больше клеток и более устойчивы, чем те, которые не имеют ее.
Генетики предостерегают, что пока рано делать окончательные выводы на предмет того, заразна ли эта более распространенная мутация . Нет никаких доказательств того, что она более опасна, а различия, наблюдаемые в клеточной культуре, не обязательно означают, что она более заразна.
Исследования показали, что мутация D614G более заразна
Но новое исследование, которое еще не было рецензировано, действительно показывает, что эта мутация меняет биологическую функцию вируса. Это первый важный шаг в понимании того, как мутация ведет себя на биомолекулярном уровне.
Ученые из американского Института Скриппса, обнаружили, что мутация, известная как D614G, привела к заметному увеличению числа функциональных пиков на вирусной поверхности. Эти спайки позволяют вирусу прикрепляться и заражать клетки.
Шипы придают коронавирусу короноподобный вид и позволяют ему фиксироваться на рецепторах клеток-мишеней, называемых ACE2. Количество таких шипов на каждой вирусной частице было примерно в пять раз выше из-за этой мутации.
В результате вирусы с мутацией D614G способны с гораздо большей вероятностью заразить клетку, чем вирусы без этой мутации.
Что такое мутация D614G
Небольшая мутация в геноме коронавируса может стабилизировать шиповые белки, которые выделяются из вируса и позволяют ему заражать больше клеток, по крайней мере, в лабораторных экспериментах.
Источник: Личжоу Чжан и др., Scripps Research
Джонатан Корум | Источник: Личжоу Чжан и др., Scripps Research
«Вирусы с более функциональными шипами на поверхности будут более заразными», – сказал доктор Фарзан. «И есть очень четкие различия между двумя вирусами в эксперименте». Он добавил: «Эти различия выявлены недавно».
Доктор Чо, главный автор статьи, сказал, что вирусные пики с мутацией были «почти в 10 раз более заразными в системе культивирования клеток, которую мы использовали», чем те, у которых нет той же самой мутации.
Мутации – это крошечные, случайные изменения в вирусном генетическом материале, которые происходят при его копировании. Подавляющее большинство мутаций не влияет на функцию вируса.
Вирусологи отметили, что исследование Скриппса стало убедительным доказательством того, что эта специфическая мутация действительно вызывает значительные изменения в биологическом поведении вируса.
«Это значительное экспериментальное исследование и лучшее доказательство того, что мутация D614G повышает инфекционность SARS-CoV-2», – считает Эдди Холмс, профессор Сиднейского университета и специалист по вирусной эволюции.
Эта мутация коронавируса преобладала в Европе и на большей части территории Соединенных Штатов, особенно на северо-востоке. Ученые сравнили эту мутацию с вирусами без этой мутации, которые были выявлены в начале пандемии в Ухане (Китай).
Доктор Чо считает, что биологические факторы сыграли роль в быстром распространении вируса D614G.
«Эта мутация может объяснить преобладание вирусов, несущих ее».
Некоторые ученые считают, что случайность может быть фактором распространения этой мутации
Однако другие ученые предупредили, что понадобится значительно больше исследований, чтобы определить, яылялись ли различия в геноме вируса фактором, определяющим ход пандемии. Ученые утверждают, что другие факторы тоже сыграли свою роль в распространении, в том числе сроки карантина, авиационные перелеты, а также случайность.
И только случай может быть лучшим объяснением того, почему вирусы с мутацией стали настолько распространенными.
Испытания вируса Эбола, который распространился в Западной Африке с 2013 года, показали, что мутация инфицировала больше клеток в клеточных культурах, чем его конкуренты. Это позволяет предположить, что мутировавший вирус был более заразным. Но разница не подтвердилась, когда позже была проведена проверка на животных.
Внимание ученых стало сосредотачиваться на мутации D614G к маю, когда Бетт Корбер, исследователь из Лос-Аламосской национальной лаборатории, опубликовала статью, в которой утверждается, что «при попадании коронавируса в новые регионы этот вариант быстро становится доминирующей формой».
Многие ученые раскритиковали исследование, заявив, что его анализа недостаточно для заключения того, что вирус с этой мутацией был более заразен. Анализ неадекватно учитывает роль случайности. Когда мутация порождает новую вспышку, она может создать преимущество для одного варианта по чистой случайности.
Скорее всего мутация коронавируса D614G более заразна.
Дэвид Монтефиори, вирусолог из Университета Дьюка, считает, что он участвовал в новом исследовании, проводимом доктором Корбером, для решения этой проблемы. В рамках этого исследования его команда получила результаты, очень похожие на результаты ученых из Scripps Research: вирусы с мутацией D614G инфицировали клетки более эффективно, чем вирусы, у которых её нет.
В новом исследовании команда под руководством доктора Чо и доктора Фарзана выполнила два эксперимента. В одном они создали безвредные прокси-вирусы, используя стандартные инструменты, включая ретровирусы и так называемые вирусоподобные частицы. Каждый из них был спроектирован так, чтобы иметь характерные коронирующие «белковые шипы», которые позволяют ему прикрепляться к поверхности клеток, как липучки.
Ученые обнаружили, что вирусы с мутацией D614G были более устойчивыми, сохраняя примерно в пять раз больше функциональных белков-спайков для заражения клеток, чем вирусы без этой мутации.
В другом эксперименте они обнаружили, что вирусы, несущие мутацию D614G, инфицировали клетки ткани гораздо эффективнее, чем вирусы без мутации. Доктор Фарзан сказал, что различие, вероятно, связано с биологическим свойством мутации, которая придает белку шипа большую гибкость и стабилизирует его.
Исследователи считают, что коронавирусные вакцины после их разработки должны работать так же против варианта D614G, как и против других.
По словам экспертов, новое исследование, хотя и является значительным, оставляет еще много вопросов. Майкл Летко, доцент лаборатории функциональной вирусологии Университета штата Вашингтон, считает, что другие биологические факторы также могут влиять на распространение вируса в реальном мире. «Мы концентрируемся на той части вируса, которую мы знаем лучше всего, на спайке, но мы не знаем так много о том, как работают другие части».
Тем не менее, новое исследование убедительно продемонстрировало, что вирусы с мутацией D614G были более заразными в лабораторных условиях.
По словам экспертов, следующим шагом в определении того, существуют ли различия в передаче вируса в реальных условиях, является тестирование на животных.
«Эти вирусы невероятны», – считает доктор Летко. «Их называют дарвиновскими машинами, и эти небольшие изменения из-за мутации в генах могут значительно усилиться. Этих небольших изменений может быть достаточно, чтобы позволить одному варианту вируса вытеснить другой вирус, у которого нет таких изменений».
Возможно вас заинтересует: Иммунитет и коронавирус
