Наука и техника

Мир борется с коронавирусом уже два года. Почему ученые не могут его победить?

Фото: Michael Probst / АР

COVID-19 бушует по всему миру уже два года и до сих пор не думает утихать, при этом уханьский коронавирус несколько раз мутировал, адаптируясь к организму человека. Хотя исследователи и врачи много узнали о вирусе и разработали методы лечения и профилактики инфекции, которые спасают множество жизней, гонка между вирусом и учеными продолжается. «Лента.ру» рассказывает об итогах пандемии 2021 года, главных исследованиях и изменениях, случившихся с SARS-CoV-2.

Доминирующий штамм

К концу 2021 года число заболевших COVID-19 достигло почти 300 миллионов человек, а умерших — 5,4 миллиона, и продолжает расти. За это время по планете распространился дельта-вариант коронавируса SARS-CoV-2, который был выявлен в Индии еще в декабре 2020 года. К ноябрю этого года его зафиксировали в 179 странах и признали доминирующим штаммом, вытеснившим предыдущие варианты. Это стало возможно благодаря мутациям, которые затронули гены, кодирующие спайковый белок (S-белок). S-белок взаимодействует с рецептором ACE2 на поверхности человеческих клеток, что необходимо для проникновения вируса внутрь. Мутации в S-белке влияют не только на трансмиссивность вируса, но также на его нейтрализацию антителами.

Электронное изображение SARS-CoV-2

Электронное изображение SARS-CoV-2

Фото: NIAID

Считается, что дельта-вариант SARS-CoV-2 является самым заразным из вирусов, поражающих органы дыхания. Он на 40-60 процентов более заразен, чем альфа-вариант (британский штамм), и на 225 процентов — чем исходный штамм. Индекс репродукции коронавируса (среднее число людей, которые заражаются от одного заболевшего) вырос от 2,4-2,6 до 5-9. Для сравнения, следующие вирусные инфекции имеют индексы репродукции: 0,2-0,8 (MERS), 1,2-1,4 (сезонный грипп), 1,4-1,8 (вирус Эбола), 2-4 (простудные заболевания и сезонные ОРВИ), 3,5-6 (натуральная оспа) и 10-12 (ветрянка). Китайские ученые опубликовали данные о том, что в дыхательных путях людей, пораженных дельта-вариантом, содержится в тысячу раз больше копий вируса, чем у людей с другими штаммами коронавируса.

300миллионов

приблизительное число заболевших COVID-19 к концу 2021 года

Несмотря на то что дельта была признана вызывающей беспокойство из-за большей устойчивости к нейтрализующим антителам, иммунитет, сохранившийся после выздоровления от альфа-варианта коронавируса или выработанный благодаря вакцинированию, остается эффективным в предотвращении тяжелого COVID-19 или госпитализации. Согласно некоторым исследованиям, у вакцинированных людей с подтвержденным диагнозом COVID-19 наблюдается в среднем более низкая вирусная нагрузка. Не все специалисты подтвердили это, однако при этом такие пациенты остаются заразными в течение более короткого периода времени.

Дельта-волна

Дельта-вариант, также известный как индийский штамм, привел к смертоносной второй волне коронавирусной пандемии в Индии, которая началась в феврале 2021 года. Отсюда волна распространилась в другие страны: Фиджи, Великобританию и ЮАР, а затем на весь мир. Это привело к увеличению заболеваемости, смертности и прорывных инфекций, которые возникают несмотря на сделанную вакцину. Некоторые эксперты здравоохранения выразили озабоченность тем, что новый штамм сделал достижение коллективного иммунитета невозможным из-за того, что он может передаваться среди тех, кто вакцинировался. Однако исследования продемонстрировали, что даже в этом случае полный охват населения вакцинами значительно замедлит эволюцию вируса и сведет пандемию к нулю.

Ранние исследования показали, что дельта-вариант коронавируса вызывает более тяжелый COVID-19, чем другие штаммы. Пациенты с положительным тестом на дельту с большей вероятностью заболеют пневмонией или будут нуждаться в кислородной маске, чем люди, зараженные классическим или альфа-вариантом. При этом риск госпитализации увеличился более чем вдвое, риск попасть в отделение интенсивной терапии повысился на 287 процентов, а вероятность смерти — на 137 процентов.

Африканский мутант

О новом омикрон-варианте SARS-CoV-2, зафиксированном в ЮАР, стало известно 24 ноября 2021 года, а через два дня ВОЗ обозначила его как вариант, вызывающий озабоченность. Этот штамм отличается необычно большим количеством мутаций. По сравнению с классическим уханьским штаммом он обладает дополнительными 60 мутациями, при этом 32 из них затрагивают S-белок. Многие генетические изменения не наблюдаются у других вариантов.

Несмотря на появившиеся заявления, что омикрон, возможно, имеет искусственное происхождение, обилие мутаций может объясняться тем, что вирус долгое время эволюционировал в организме больного, чья иммунная система значительно ослаблена. В связи с этим ученые предполагают, что его появление связано с ВИЧ-и��фекцией у пациента, заразившегося SARS-CoV-2. Кроме того, вирусы склонны обмениваться генетическим материалом, поэтому одна из мутаций могла быть получена от коронавируса HCoV-229E, вызывающего простуду.

Изображение омикрон-варианта коронавируса

Изображение омикрон-варианта коронавируса

Фото: Роспотребнадзор

Сообщается, что вероятность попасть в больницу у пациентов с омикрон-штаммом на 50-70 процентов ниже, чем у пациентов с дельтой. Вирусы омикрон-варианта распространяются в тканях бронхов в 70 раз быстрее, чем предыдущие штаммы, однако предполагается, что они не проникают глубже в легкие и с меньшей вероятностью могут вызвать пневмонию и острый респираторный дистресс-синдром.

60новых мутаций

выявлено у омикрон-варианта по сравнению с классическим уханьским штаммом

Однако, несмотря на сведения, что омикрон вызывает заболевание меньшей тяжести, он характеризуется большей трансмиссивностью, уклонением от иммунной системы и устойчивостью к вакцинам. Даже если этот штамм действительно более мягок, чем дельта-вариант, он может оказать сильную нагрузку на систему здравоохранения из-за увеличения числа госпитализаций за счет большего числа инфицированных. К концу 2021 года омикрон-вариант был обнаружен более чем в 80 странах на всех континентах, кроме Антарктиды. Он активно замещает собой дельта-штамм и в 2022 году скорее всего станет доминирующей формой SARS-CoV-2.

По словам специалистов и чиновников системы здравоохранения, омикрон является самой значительной угрозой с начала пандемии. Однако, согласно последним данным, бустерные дозы вакцин способны восстановить защиту организма до уровня, характерного до альфа- и других штаммов коронавируса (около 80 процентов).

Сложность с вакцинами

В марте 2021 года ученые столкнулись с непредвиденными и редкими осложнениями после некоторых вакцин, выражающимися в нарушении свертываемости крови. Эти вакцины — от Oxford-AstraZeneca и Johnson & Johnson — основаны на аденовирусах, и врачи сообщали о их предполагаемой связи с тромбозом. Хотя изначально считалось, что вакцины не влияют на развитие тромбоза, исследования продемонстрировали, что между ними существует причинно-следственная взаимосвязь. В некоторых странах использование вакцин было приостановлено до выяснения подробностей о вероятных осложнениях.

Вирусный вектор ChAdOx1 стал основой для вакцины Vaxzevria от Oxford-AstraZeneca, а вектор на основе аденовируса HAdV-D26 — для вакцины от Johnson & Johnson. У очень небольшого числа реципиентов, получивших одну из этих вакцин, развивалось опасное нарушение свертываемости крови, также называемое тромбозом с синдромом тромбоцитопении (TTS).

Детализированная модель коронавируса SARS-CoV-2

Детализированная модель коронавируса SARS-CoV-2

Изображение: Интернет-издание «N + 1»

В декабре 2021 году ученые раскрыли вероятный механизм осложнений. Он заключается в связывании аденовируса с тромбоцитарным фактором 4 (или антигепариновым фактором, PF4), что вызывает цепную реакцию, приводящую к образованию тромбов. После инъекции аденовирус связывается с PF4, однако в очень редких случаях он попадает в кровоток, где в комплексе с PF4 вызывает реакцию иммунной системы, рассматривающей обе молекулы в качестве чужеродных.

Неуместный ответ иммунитета высвобождает антитела против антигепаринового фактора. В свою очередь эти антитела связываются с тромбоцитами, заставляя их слипаться и образовывать тромбы. Однако это происходит в крайне редких случаях, и специалисты подчеркивают, что польза и безопасность аденовирусных вакцин превосходит возможные риски.

Удар по организму

Коронавирус SARS-CoV-2 отличается от других респираторных вирусов тем, что способен поражать организм системно, вызывая сбой в иммунной системе и влияя на функции различных тканей и органов. Выявление механизмов необходимо для предотвращения тяжелого течения COVID-19, однако до сих пор специалисты не понимают всех деталей такого воздействия. Например, иммунный сбой выражается не только в цитокиновом шторме, но и в лимфопении — снижении числа лимфоцитов, борющихся с патогеном.

Изображения, демонстрирующие прямое заражение лимфоцитов коронавирусом

Изображения, демонстрирующие прямое заражение лимфоцитов коронавирусом

Фото: mdpi.com

Инфекция зачастую приводит к неврологическим проблемам — их выявляют почти у 84 процентов пациентов. Заболевшие часто сообщают о потере вкуса и обоняния, у некоторых из них затуманено сознание. Также отмечены случаи инсультов, припадков и даже психических расстройств. Поначалу это объясняли тем, что SARS-CoV-2 атакует нервные клетки, однако позднее исследователи опровергли предполагаемую нейротропность вируса. Выяснилось, что он не поражает нервные клетки непосредственно, как это было показано, например, на лимфоцитах. То есть потеря обоняния не вызывается проникновением вируса в клетки обонятельной луковицы.

Ученые показали, что коронавирус поражает эндотелиоциты — клетки, выстилающие сосуды гематоэнцефалического барьера. Это приводит к гибели клеток и разрушению сосудов. В результате уменьшается кровоснабжение мозга, развивается кислородное и глюкозное голодание.

***

По мнению представителей ВОЗ, исходя из текущей ситуации с распространением коронавируса будущее пандемии COVID-19 остается неопределенным. Ученые рассматривают несколько сценариев, согласно одному из которых омикрон-вариант SARS-CoV-2 с его сниженной патогенностью является предвестником того, что COVID-19 постепенно превратится в сезонный простудный вирус. Однако сама пандемия находится в самом разгаре и в ближайшем будущем не пойдет на спад, пока охват вакцинами не достигнет хотя бы 70 процентов населения мира. Даже в этом случае уханьский коронавирус не исчезнет полностью, а превратится в эндемическую инфекцию, то есть будут происходить локальные вспышки, как это происходит с обычными ОРВИ.

В настоящее время ученые изучают омикрон-вариант, чтобы определить, насколько серьезно он может влиять на приобретенный иммунитет от COVID-19 и на эпидемиологическую ситуацию в целом. Несмотря на то что многие врачи сообщают о том, что омикрон-вариант вызывает более легкий COVID-19, любые прогнозы следует делать очень осторожно, а все усилия и меры направлять на профилактику SARS-CoV-2 и разработку новых методов лечения.

Лента добра деактивирована.
Добро пожаловать в реальный мир.