Вспышка новой коронавирусной инфекции (коронавирус COVID-19) была впервые зарегистрирована в декабре 2019 года в китайском городе Ухань. Этот новый штамм вируса ранее у человека не выявлялся. Из-за стремительного распространения инфекции по миру 11 марта ВОЗ объявила о пандемии COVID-19.
Коронавирусы — это многочисленное семейство вирусов, вызывающих болезнь от обычной простуды до более серьезных заболеваний, таких как тяжелый острый респираторный синдром (SARS или атипичная пневмония) и ближневосточный респираторный синдром (MERS). Коронавирусы — зоонозы, то есть патогены, передающиеся от животных человеку.
Шарлотта Утрехт — биохимик, специализирующаяся на коронавирусных инфекциях, работает в Институте экспериментальной вирусологии и иммунологии им. Генриха Петте (Германия). В настоящее время занимается исследованием того, как коронавирусы производят новые вирусные частицы, как воспроизводятся и действуют.
Филипп Леме — специалист в области эволюции и моделирования вирусов человека, работает в Левенском католическом университете (Бельгия). Сейчас изучает механизмы возникновения вирусов и их передачи человеку. Понимание этих механизмов позволит разработать практические статистические инструменты для реконструкции распространения патогенных микроорганизмов на основе геномных данных, что в свою очередь даст возможность эффективней бороться с распространением вирусов.
Европейский исследовательский совет — общеевропейская организация, финансирующая прорывные научные исследования в Европейском Союзе. Учрежден в 2007 году. Более 9 тысяч проектов уже получили гранты ЕИС. Деятельность грантополучателей ЕИС удостоена семи Нобелевских премий, пяти премий Вольфа, четырех Филдсовских премий, десятков других престижных научных наград и призов. Среди грантополучателей есть и российские ученые.
«Очень заразный, но не очень опасный»
Есть ли у коронавируса COVID-19 уникальные особенности?
Филипп Леме: Его уникальность в новом патогене, который отличается от предыдущей вспышки коронавируса — атипичной пневмонии. Очевидно, что по сравнению с вирусами SARS или MERS у COVID-19 ниже летальность, и он быстрее распространяется.
Шарлотта Утрехт: Вирусы адаптируются, что повышает их способность распространяться, проникать в клетку и размножаться, но во многих случаях адаптация ведет к снижению летальности. Все болезнетворные микроорганизмы заинтересованы в том, чтобы размножаться. А убив слишком быстро носителя, вирус лишит себя возможности репродуцироваться. В большинстве случаев коронавирусы не представляли особой опасности для человека. И до вспышки атипичной пневмонии в 2003 году ученым, занимавшимся коронавирусами, было сложно найти финансирование, поскольку не было заинтересованности в изучении этой области вирусологии. Вот почему мы так мало знаем о коронавирусах.
«Возможно, вы уже болели коронавирусом»
Коронавирусы были всегда. А что делает некоторые из них смертельно опасными?
ФЛ: Действительно, вполне вероятно, что в какой-то момент жизни — скорее всего, в детстве — вы уже переболели каким-либо видом коронавируса. Существует целый ряд коронавирусов, вызывающих обычную простуду. Они передаются от человека к человеку и не представляют особой опасности.
Трудно сказать, что отличает эти «простудные» коронавирусы от более опасных видов, как SARS, MERS или COVID-19. Все сводится к тому, сколько вреда наносит вирус, воспроизводясь в клетках человека. На вирулентность (способность заражать организм – здесь и далее прим. «Европульса») вируса могут влиять его способность прикрепляться к клетке человека и скорость размножения в ней. Чем больше ущерба вирус причиняет клетке, тем выше вероятность заражения и другими сопутствующими инфекциями, отсюда — возникновение более серьезных заболеваний.
ШУ: Мы пока не вполне понимаем это. Однако уже известно, что у нового штамма немного изменен поверхностный белок. Ученые предполагают, что именно это позволяет вирусу быстрее проникать в наши клетки и легко распространяться. Но скорость распространения вируса не связана напрямую с его смертоносностью, так что тут должны быть и другие причины. Атипичная пневмония и нынешний коронавирус очень похожи, поэтому мы изучаем их незначительные отличия, которые и влияют на ситуацию. Необходимо подробное изучение особенностей этих вирусов.
Пробел в знаниях о вирусах
Есть ли некий пробел в знаниях, восполнение которого позволит лучше бороться с коронавирусами?
ФЛ: Требуется лучшее понимание динамики распространения и эволюции вирусов в их природных резервуарах (природными резервуарами для ряда вирусов служат животные). Сложно оценить риск возникновения подобных вирусов без понимания того, как они распространяются в разных популяциях животных и естественных средах. Подготовиться к будущим эпидемиям позволит изучение того, как вирусам животных удается переходить на человека.
Если мы получим ясное представление о том, какие вирусы распространяются среди животных, то мы будем лучше понимать, какие из них могут перейти к человеку и какие мутации для этого понадобятся. И хотя разработанная для борьбы с COVID-19 вакцина будет работать только для этого вируса, полученные в ходе этих разработок знания ускорят создание вакцин во время будущих чрезвычайных ситуаций.
ШУ: Мне бы не помешал метод, позволяющий наблюдать за тем, как со временем вирусы мутируют, как меняют свои структуры. Это позволило бы синтезировать молекулы, которые разрушали бы эти структуры вирусов. На сегодняшний день нам это не доступно. Сейчас мы только изучаем большое число структур в статике, а вот увидеть процесс мутации или белки (на оболочке вирусов) в действии не можем.
Я надеюсь, что мы получим принципиальное представление о том, что происходит, когда вирус инфицирует клетку. После этого мы сможем гораздо быстрее создавать вакцины, которые будут иметь широкий спектр противовирусного действия и незначительное число побочных эффектов. Кроме того, благодаря существующим технологиям накопилось много данных, которые невозможно обработать, что называется, вручную, поэтому в этой сфере исследований актуальность искусственного интеллекта будет только возрастать.
Исследования коронавирусов, которые вы сейчас ведете, будут иметь какое-либо практическое значение для борьбы с COVID-19?
ШУ: Мы занимаемся фундаментальными исследованиями того, как «работают» коронавирусы. В нашей лаборатории мы уже изучаем некоторые белки нового вируса, чтобы потом применить результаты наших исследований к новому штамму. Другие вирусологи нашего института непосредственно вовлечены в разработку ответных мер в борьбе с COVID-19.
ФЛ: Наши методы анализа эволюции вирусов можно применить для изучения происхождения коронавируса COVID-19. Задача же нашего исследования — выяснить, как он связан с другими вирусами семейства Sarbecovirus, среди которых и вирус атипичной пневмонии. Это позволит нам оценить степень риска возникновения подобных вирусов в будущем. Кроме того, можно смоделировать распространение вируса. Мы собираем данные по COVID-19 и уже создали вычислительную платформу, которую можно использовать для отслеживания распространения этого вируса.