arktal

Categories:

COVID-19 - репетиция пожарной тревоги

ИСТОЧНИК — Радио Свобода (с сокращением)

Коронавирус SARS-Cov-2, вызывающий инфекционное заболевание COVID-19, во многих отношениях до сих пор плохо изучен просто потому, что появился в человеческой популяции всего несколько месяцев назад. Человечество еще многого не знает об особенностях его эпидемиологического "поведения" – какова летальность вируса, сколько на самом деле есть бессимптомных его носителей, как повлияет на его распространение смена сезонов. 

Но всё это не значит, что мы совершенно слепы: генетический паспорт вируса SARS-CoV-2, его геном, был расшифрован уже в первые недели после начала эпидемии. Его изучают во всех направлениях, в т.ч. на основе фундаментальной науки —  биоинформатики. 

Российский биоинформатик Михаил Гельфанд, профессор, доктор биологических наук,  рассказал Радио Свобода, почему ученые уверены, что SARS-CoV-2 не был создан искусственно, насколько часто он мутирует, стоит ли надеяться, что эволюция сделает его менее опасным, и о том, чем конспирологические теории похожи на вирусы.

Проф. Михаил Гельфанд
Проф. Михаил Гельфанд

– Человечество в самом деле умеет создавать искусственные вирусы?

– Вопрос в том, что вы называете искусственным вирусом. Создать вирус практически с нуля, по конкретному техническому заданию – вот давайте-ка я придумаю такой вирус, который будет заражать воробьев, а синиц заражать не будет, а еще будет заражать человека и южноамериканских ленивцев – такого мы не умеем. Но, вообще говоря, мы умеем комбинировать геномы родственных вирусов – именно родственных, а не каких взбредет в голову.  

Именно это и было сделано в работе 2015 года, опубликованной в Nature Medicine, за которую конспирологи одно время цеплялись: взяли модельный коронавирус, который заражал лабораторных мышей, давно жил в лаборатории, с ним было легко работать, и в нем заменили ген на аналогичный ген из коронавируса дикой летучей мыши.  Это была важная работа именно об опасности такого сценария, но поскольку сделана она была в Ухане, сейчас вокруг нее родилась масса конспирологических теорий. Потом люди просто посмотрели внимательно на геномы нынешнего вируса и вируса из той работы и убедились, что между ними мало общего – они не более чем далекие родственники, как и все коронавирусы.

Эпидемиологическая лаборатория в Ухане, 2017 год
Эпидемиологическая лаборатория в Ухане, 2017 год

–​ То есть искусственный вирус на нынешнем уровне развития биотехнологий –​ это такая грубая мозаика, здесь кусок от одного вируса, здесь от другого, причем похожего?

– Есть два основных способа работать. 

Первый способ – составлять мозаику. У нас есть вирусы с известными свойствами, и мы из них составляем вирус, который комбинирует эти свойства. Это будет пазл, это будет сразу заметно, это будет как чудище Франкенштейна, будет видно, что у него одна рука одного цвета, другая рука другого цвета, глаза разноцветные. 

Второй способ – это делать точечные изменения, менять в геноме по одной букве и смотреть, что получится, какие свойства будут у вируса. Если мы хотим этим методом сделать вирус с какими-то конкретными свойствами, то мы не знаем, какие точечные замены надо сделать, чтобы эти свойства получить.

Когда мы предполагаем, что какой-то вирус создан искусственно, может быть две гипотезы. Либо гипотеза этакого "верховного генного инженера", который сидит и ножничками разрезает и склеивает, – в нашем случае она не работает, потому что мы бы сразу опознали в геноме детали этого монстра. Вторая гипотеза – это гипотеза генного инженера, который сидит и часовой отверточкой тыкает в отдельные буковки, но эта гипотеза не работает потому, что нет настолько великого биолога, который знал бы, куда надо ткнуть.

Вирионы SARS-CoV-2, разрастающиеся в клетке человеческого организма
Вирионы SARS-CoV-2, разрастающиеся в клетке человеческого организма

–​ Это "тыкание" потребовало бы слишком много времени? Слишком много ресурсов?

– Скорее слишком хорошего понимания, которого у нас нет. В новом коронавирусе 30 тысяч нуклеотидов, и каждый из них потрогать отверткой – это немыслимая работа.  Если говорить несерьезно – летучая мышь съела панголина, или панголин съел летучую мышь, или они оба чихнули на пробегающего мимо ежа, словом, если два вируса оказались в одной клетке, то в потомстве может получиться комбинации этих вирусов. Когда мы смотрим на геном такого химерного вируса, мы видим следы этой комбинации. 

Химера
Химера

–​ Нынешний SARS-CoV-2 как раз такой, химерный –​ результат случайной комбинации других вирусов?

– Похоже, что таковы все коронавирусы, у каждого в истории была такая комбинация. Это тот же самый процесс, который происходит при половом размножении. Почему в ребенке комбинируются черты всех бабушек и всех дедушек? Потому что хромосомы меняются своими фрагментами. Отдельный вопрос – как это случается молекулярно-биологически, в вирусах другой процесс, не тот, который в наших хромосомах, но идеология та же самая: у вас из двух организмов получается потомство, которое комбинирует черты и того, и другого. Понятно, что так бывает при половом размножении, собственно, затем оно и нужно, но то же самое бывает у бактерий и у вирусов, это та же самая рекомбинация, эволюционная основа та же самая.

–​ Эта естественная рекомбинация отличается от той рекомбинации, которую можно сделать с помощью генной инженерии, если смотреть на геном? Это ведь тот же самый монстр Франкенштейна, только созданный природой?

– Нет, на вид ничем не отличается. "На краях" при искусственной, генно-инженерной рекомбинации еще могут оставаться какие-то "шрамы", но в принципе, не отличается ничем. Кроме того, что химерный вирус в природе продолжает все время мутировать, меняться, и по тому, как его генетическая последовательность успела измениться, мы понимаем, что это событие случилось не недавно, а в относительно далеком прошлом.

панголин
панголин

То есть в случае SARS-CoV-2 мы видим, что он сам по себе состоит из кусков других вирусов, но после того, как эта комбинация сформировалась, она успела в ней какое-то время пожить и эволюционировать в природе?

Там интересная история! В этом вирусе, действительно, есть фрагмент вируса панголина, но это не тот вирус панголина, который мы знаем сейчас, это какой-то более старый вариант вируса панголина, то есть рекомбинация случилась какое-то время назад. Тут, конечно, сторонники теорий заговоров могут сказать, что где-то в тайном подвале сидят панголины, которых мучают злые китайские ученые и выделяют из них вирусы… Придумать дикий, неправдоподобный сценарий такого рода можно под любую генетическую последовательность. Но принцип бритвы Оккама говорит нам, что есть простой природный процесс, который приводит к тому же результату. Зачем выдумывать безумный сценарий кино про Джеймса Бонда, если за вас все уже сделал дедушка Дарвин?

– Я все-таки спрошу как раз о таком сценарии: что, если какая-то лабораторная искусственная комбинация вирусов не сейчас, а лет десять назад утекла в естественную среду и там сама по себе эволюционировала – мы ведь сейчас не сможем отличить ее от природной?

Да, но насколько это правдоподобная история? Допустим, 10 лет назад сделали вирус, потом у молодого ученого случился инфаркт, потому что на него наорал профессор, ученый упал, уронил пробирку, пролетала летучая мышь, полизала то, что пролилось, и этот вирус радостно запрыгнул в летучих мышей… Что, кстати, уже сомнительно, потому что если этот вирус создавали против человека, то в летучей мыши он будет жить плохо. Но допустим, он как-то там выжил, десять лет скрывался среди летучих мышей, потом прилетел на рынок и там его сожрали. Как я уже сказал, такого рода дикую историю, совершенно невероятную, можно придумать под любую генетическую последовательность. Но зачем? 

Смотрите, первые конспирологические теории про SARS-CoV-2 были очень простыми: китайские ученые состряпали вирус, он утек из лаборатории, вот и статья 2015 года нашлась с чистосердечным признанием. Это моментально проверили, и это не тот вирус. Была теория, что в вирусе якобы заметны фрагменты вируса иммунодефицита человека и поэтому он такой злой. Это была статья индийских ученых, которая вышла в виде препринта и потом так и не была опубликована. Я ее даю своим студентам в качестве домашнего задания – чтобы объяснили, в чем там ошибка, и мои студенты легко справляются (объяснение заключается в том, что обнаруженные в геноме SARS-Cov-2 участки последовательности ВИЧ настолько малы и неспецифичны, что могли бы принадлежать любому из огромного числа организмов. – Прим. РС).

Соня Пекова
Соня Пекова

Чудесная чешская ученая Соня Пекова, которая в интервью опять заговорила об искусственности вируса, – это такая очередная итерация. Через две недели кто-нибудь придумает что-нибудь еще. Тут очень важно, чтобы иммунная система – то есть наука – справилась с вирусом конспирологии. Если справится – организм выздоровел. Если наука не справилась с новой теорией заговора, будет как в Британии, где жгут вышки сети 5G, потому что они якобы распространяют коронавирус. Иммунитет науки не сработал – и вот реальный вред организму.

Горящая вышка телекоммуникационной сети нового поколения 5G
Горящая вышка телекоммуникационной сети нового поколения 5G

– Соня Пекова говорит: "Когда я увидела эту последовательность (в регулирующей области), мне сразу показалось, что она не очень похожа на природную". Чешская исследовательница предполагает, что именно в этом некодирующем участке генома SARS-CoV-2 содержится что-то искусственное, что и делает его таким опасным. Что вы об этом думаете?

Замечание про некодирующую область опровергается легко. Надо сначала объяснить, о чем речь. Есть вирус, а есть геном вируса. Представьте себе длинную строчку в 30 тысяч букв. Какие-то места в этой строчке кодируют белки, то есть это инструкция про то, как сделать белок. Там есть белки, которые нужны вирусу, чтобы размножаться, чтобы копировать свою РНК. Там есть белки, которые нужны вирусу, чтобы узнать клетку хозяина и с ней соединиться, это тот самый знаменитый шип. Есть белки, которые нужны, чтобы заставить клетку-хозяина делать новые вирусы. Это гены. А между ними есть участки, которые белки не кодируют, они нужны для других целей. Например, на концах последовательности расположены некодирующие участки, которые нужны для того, чтобы вирус мог размножаться. 

А между генами находятся некодирующие области, которые говорят, когда ген должен работать, когда он не должен работать, потому что какие-то гены должны работать в начале инфекции, как "вежливые зеленые человечки", которые переключают всю систему работы клетки на то, чтобы воспроизводить вирусы. А другие должны работать на поздних стадиях, когда система управления полностью перехвачена и нужно просто делать силами клетки новые вирусы. Вот за эту всю регуляцию и отвечают так называемые некодирующие области.

Попав внутрь, вирус высвобождает генетический материал, который
Попав внутрь, вирус высвобождает генетический материал, который

Попав внутрь, вирус высвобождает генетический материал, который эффективно обманывает клетку и продолжает вторжение в организм. Масса вирионов прорывается сквозь клеточную стенку и поражает другие клетки. Этот момент изображен здесь на примере клетки пациента из США, инфицированного COVID-19

И в этих областях не видно ничего странного?

– Да, не видно, сейчас уже известно более трех тысяч вариантов SARS-CoV-2, мы можем сравнивать их геномы. И мы видим, что никакой специальной сверхконсервативности, ничего уникального в некодирующих областях по сравнению с кодирующими нет. Там точно так же случаются точечные замены, и вот эта идея, что некодирующие области у этого вируса какие-то специальные, потому что их где-то вывели, или что они какие-то специальные, потому что они меньше меняются, не работает, на реальных данных мы этого не видим. Откуда у Пековой взялась такая идея – я не знаю.

– И все-таки предположения об искусственном происхождении нового коронавируса продолжают звучать, в том числе от людей, как минимум имеющих научные публикации. Вы думаете, здесь не должна идти публичная дискуссия ради установления истины?

На этот счет у знаменитого лингвиста, академика Андрея Зализняка, была целая лекция, о том как в эпоху интернета мнение профессора становится эквивалентно мнению произвольного человека. С одной стороны, цензура отвратительна. С другой стороны, идея про то, что "должны звучать разные мнения", часто проистекает от лени и непрофессионализма, нежелания разбираться. Когда мы на телешоу приглашаем разных сторонников теории плоской земли, чтобы были представлены все мнения, – ладно, это хотя бы смешно. АнтиГМОшники или гомеопаты – это хуже, но поскольку это циркулирует в общественном пространстве независимо от нашей воли, с ними надо как-то дискутировать, деваться некуда. Но когда ради того, чтобы были представлены все точки зрения, наружу вытаскивается фейк, причем нежизнеспособный фейк…

– Правда ли, что вирус “мутирует очень часто”, как утверждает Соня Пекова?

Нет, он мутирует не очень часто. Во-первых, в этом месте интервью написана просто биологическая чушь: там утверждается, что у этого вируса нет механизма проверки ошибок воспроизведения. Это неправда, у коронавирусов есть механизм проверки ошибок воспроизведения. Мутирует он со средней частотой, примерно как его родственники.

Увеличенное электронным микроскопом и раскрашенное изображение вирусов SARS-CoV-2 (желтые)
Увеличенное электронным микроскопом и раскрашенное изображение вирусов SARS-CoV-2 (желтые)

– А если сравнивать с другими, с вирусом гриппа, например?

Вирус гриппа мутирует быстрее, риновирусы примерно так же. С вирусом гриппа есть принципиальное отличие. У SARS-CoV-2 геном – одна молекула, сплошная. А у вируса гриппа геном – это несколько молекул. Поэтому там существенно облегчается процесс вот этого перемешивания. Нашим вирусам, чтобы создать химеру, надо разрезаться и склеиться, и это редкая ситуация.  У коронавируса при мутации происходят точечные изменения, за которыми я слежу буквально каждый день. У него будет, по-видимому, где-то 25 замен на геном в год, то есть, не считая нежизнеспособных вариантов, мы наблюдаем в геноме примерно одну замену на две недели. Но поскольку геномов много, мы видим много разных изменений.

– Понятно ли, в какую сторону идут эти мутации?

Есть два наблюдения. Первое состоит в том, что мы не видим участков, во всяком случае очевидных участков, где замен не происходит вообще. Таких вот консервативных островков, чтобы замен ни разу не было, вроде бы не видно – это возвращаясь к вопросу о кодирующих и некодирующих областях. Есть другая вещь, более интересная: похоже, есть места, в которых замены происходят гораздо чаще, чем мы ожидаем, если бы это было случайно. Есть такие места в геноме, где замены происходят независимо у разных вариантов вируса. 

У вируса есть как бы родословное дерево, каждая мутация порождает новую ветвь, и вот на разных ветвях независимо случаются новые замены в одних и тех же местах. Это означает, что они неслучайны, потому что эти замены находят в разных лабораториях в разных частях мира, то есть это не лабораторный артефакт. Они указывают на то, как именно вирус хочет меняться. Вернее, вирус ничего не хочет, он просто молекула, но с точки зрения эволюции повторяющиеся независимые замены в одних и тех же местах – это признак того, что эти замены для вируса хороши. И вот с этим страшно интересно разбираться.

– Что это за места, что эти мутации означают для вируса?

Никто не знает! Это наука, которая происходит в реальном времени. Вот была одна такая позиция, сейчас я вижу вторую такую позицию рядом, что означает, что они связаны, это один и тот же белок. Никаких функциональных последствий этого мы не знаем. Мы просто видим, что какая-то часть вируса эволюционирует неслучайно.

Вообще, тут интересный феномен. Происходит планетарная трагедия, но она парадоксальным образом предоставляет совершенно уникальный материал для фундаментальной науки. Мы наблюдаем эволюцию вируса не в масштабах месяцев и годов, как у гриппа, а в масштабах дней. На самом деле, это абсолютная фантастика.

– Правда ли, что у SARS-CoV-2 есть разные штаммы, более агрессивный, который был в Китае и оттуда попал в Италию и другие страны южной Европы, и менее агрессивный, который циркулирует, например, в Германии?

Эволюционное дерево, построенное по гену нейраминидазы одного и того же набора штаммов вируса гриппа
Эволюционное дерево, построенное по гену нейраминидазы одного и того же набора штаммов вируса гриппа

Давайте сначала обсудим, что такое штамм. В классической эпидемиологии, вирусологии, микробиологии штаммом называлось то, что отличается по проявлениям от других штаммов. Вот есть штаммы кишечных палочек, которые вообще безопасны; есть штаммы кишечных палочек, которые вызывают понос; есть штаммы кишечных палочек, которые вызывают острую дизентерию. В классической микробиологии и вирусологии штаммы выделялись по фенотипическим проявлениям, а не по генетическим особенностям. Это определение уходит в прошлое, потому что теперь мы знаем просто конкретные генетические последовательности. Нам не нужно говорить, что эта кишечная палочка вызывает понос, а эта кишечная палочка не вызывает понос, потому что у каждой кишечной палочки есть паспорт с очень длинным номером, и этот длинный номер ее паспорта – это ее геном, мы его знаем. Теперь мы можем отследить даже точечные мутации, но их результат уже нет смысла называть штаммом.

– Но в случае гриппа мы говорим про штаммы.

Да, именно из-за его многокомпонентного генома, о котором я говорил. Из-за этого у вируса гриппа есть дискретный набор крупных изменений, когда берется конкретный вариант одного сегмента и конкретный вариант другого сегмента. Вот такие комбинации и называют штаммами, там это имеет смысл, потому что есть эта дискретность.

История о том, что в Италии ходит какой-то более злой штамм, привезенный непосредственно из Китая, это легенда, просто потому что мы видим, что в Италии ходит сразу много вариантов вируса с разных веток его родового дерева.

Есть первоначальный вирус, который попал к нам, судя по временным проекциям, где-то в середине ноября, он стал размножаться и одновременно меняться. Мы видим густое-густое дерево его потомков, мы можем это дерево реконструировать, мы можем проследить, какой вариант произошел от какого, в каком месте произошла замена. Оказывается, конкретные варианты, которые выделены в Италии, висят на совершенно разных ветках этого дерева. То есть нет никакого одного штамма, который был бы в Италии и мучил там несчастных итальянцев, потому что итальянцев мучает сразу много вариантов, независимо туда завезенных.

Вирус SARS-CoV-2, обработанное в графических редакторах изображение электронного микроскопа
Вирус SARS-CoV-2, обработанное в графических редакторах изображение электронного микроскопа

– То есть нет такой ветки этого родового дерева, представители которой более агрессивны, чем варианты вируса с других веток?

Мы про это пока ничего не знаем. У нас есть все генетические последовательности, но у нас нет данных про агрессивность.

– Но ведь можно сравнить уровень летальности в зависимости от того, с какой ветки был вирус, которым заражались люди.

Можно много чего сделать, но сейчас все в основном заняты тем, чтобы поменьше народу умирало. Наверняка и этим кто-то занимается, потому что невозможно себе представить, чтобы такой источник данных не использовался.

Как я сказал, вариантов уже три тысячи, и кстати один из них – российский. Дней 10 назад – это подавалось как большое достижение – определили последовательность российского вируса, его ближайшие предки – европейцы, то есть это был европейский завоз. Интересно с ним вот что: если посмотреть на ближайших родственников российского вируса, то есть на тех, у кого с ним общий предок, оказывается, что они географически очень разбросаны. Самые ближайшие – в Европе, но там есть и Саудовская Аравия, и еще что-то такое. Теоретически это очень похоже на случай в аэропорту: представьте себе, что по аэропорту ходит человек, который на всех кашляет, или ходит просто кто-то бессимптомный, который со всеми разговаривает. И потом заразившиеся разлетаются по всему свету, в том числе в Россию.

– Теперь в России есть своя ветка, от которой пойдут новые отростки мутаций?

– Да, конечно. Вот, например, в Америке есть чудесная американская ветка, подавляющее большинство вирусов, которые относятся к этой ветке, выделены, то есть обнаружены в пациентах, именно в Америке. Но представители этой ветки были найдены и в Европе. А бывает и наоборот. Вирус путешествует туда-сюда, видоизменяется, и за всем этим можно наблюдать в реальном времени.

– Все это многообразие не помешает созданию вакцины?

Это хороший вопрос. По-видимому, не должно, во всяком случае на коротких временах. А дальше как повезет. Если говорить от фонаря, то скорость замен все-таки не такая, чтобы вакцину сделать бессмысленной очень быстро.

Первая стадия клинического исследования одной из перспективных вакцин от COVID-19
Первая стадия клинического исследования одной из перспективных вакцин от COVID-19

– В каких пределах? На год должно хватить хорошей вакцины, прежде чем вирус сильно изменится?

Я не знаю, я не иммунолог, но и иммунолог, на самом деле, вам сейчас ничего точно не скажет, мы просто не знаем. Можно себе представить ситуацию, что на десять лет защиты не будет, но на коротких отрезках времени защита будет. Люди уже начинали делать вакцину от коронавируса. Была эпидемия SARS 2003 года, начали делать вакцину, эпидемия прошла, вакцину забросили – зачем нам делать вакцину от болезни, которой никто не болеет? Потом был ближневосточный MERS, очень злой, но, счастью, плохо передающийся от человека к человеку. От него тоже начинали делать вакцину. Есть какие-то ветеринарные вакцины от коронавирусов. То есть в принципе вакцина от коронавируса законами природы не запрещена. Вопрос в том, получится ли ее сделать и насколько она будет эффективной. Но при тех ресурсах, которые сейчас в это вкладываются…

– Если бы вы делали ставку на то, когда появится эффективная вакцина, какой срок вы бы назвали?

От года до двух.

– Так нескоро?

Скоро точно не сделают. Вы не можете сделать вакцину от нового патогена за два месяца – вот такой закон природы есть. А закона природы, что в принципе нельзя сделать вакцину от коронавируса, вроде бы нет. Дальше простая вещь: если нет принципиальных проблем, которых не видно, то характерные сроки для создания вакцин в острой ситуации, когда все ресурсы на это брошены, примерно такие, как я сказал. Но, еще раз, это просто предположение.

– Даже год ждать вакцины будет не очень легко.

На самом деле с этой эпидемией есть два аспекта, в одном нам повезло, в другом не повезло. Нам повезло, что это все-таки относительно мягкий вирус. Если бы это был такой злой вирус, как SARS-CoV-1, это было бы страшно, у него летальность катастрофическая, около 10 процентов, у MERS вообще 30. То, что происходит сейчас, – это пожарная тревога, это не сам пожар. Нам дали потренировать готовность человечества к пандемии, но при этом это не такая пандемия, чтобы она выкашивала каждого десятого. Это элемент везения.

– Был бы жизнеспособен с точки зрения эволюции вирус, который выкашивает каждого десятого?

Это вторая часть – где нам не повезло. В чем существенное отличие этого вируса от остальных? Это две недели бессимптомного носительства. С эволюционной точки зрения, если вирус две недели распространяется через хозяина без всяких симптомов, то помрет хозяин через три недели или не помрет, уже все равно. Возможности для распространения уже использованы на всю катушку.

-– Это значит, что мутации, которые уже накапливаются в некоторых местах, могут идти не в хорошую сторону, только мы об этом еще не знаем?

Совершенно верно. Могут в хорошую, могут нет, тут я не хочу придумывать. С эволюционной точки зрения у вируса с очень длинным инкубационным периодом летальность не является критическим фактором для естественного отбора. Вирус, который проявляется сразу, неминуемо будет эволюционировать в сторону более мягких симптомов, иначе он не сможет передаваться от одного хозяина к другому. Если человек заразился и тут же помер, вирусу плохо, это эволюционный тупик. А если человек как-то ходит, вяло чихает, тогда вирусу хорошо, он распространяется. Примеры бывают самые разные. Черная оспа, которую человечество победило вакцинированием, много времени жила с человеком и все время была одинаково злой. Если бы я сочинял очередную серию про Джеймса Бонда, я бы просто придумал злого ученого, который объединил свойства нынешнего коронавируса SARS-CoV-2 и свойства SARS-CoV-1. Я бы этому вирусу сделал инкубационный период – как у нынешнего, а летальность – как у вируса 2003 года. И вот тогда бы человечество приплыло по полной. Андаманцы, которые живут на Андаманских островах и никого к себе не пускают, вот они бы выжили. А кто еще… даже не знаю. В этом смысле нам, действительно, страшно повезло, что у нас проходит всего лишь репетиция пожарной тревоги. И если мы, человечество, от этого не поумнеем, может быть, нам туда и дорога.

Сергей Добрынин
Сергей Добрынин
Сергей Добрынин

Корреспондент московского бюро, ведущий телепрограмм

Error

default userpic

Your IP address will be recorded 

When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.