Целесообразность эксперимента по намеренному заражению добровольцев COVID-19 очень долго обсуждалась научным сообществом, но в прошлом году его все же провели. И получили очень интересные результаты, пишет журнал Nature.
Подбор дозы
В мире бушует пандемия, счет инфицированных естественным путем идет на сотни миллионов, и несколько странным кажется стремление специально заразить группу участников, тем более что подобные опыты в последние десятилетия де-факто запрещены. Но именно такой подход позволил ученым в режиме реального времени подробно изучить иммунную реакцию на вирус, улучшить понимание того, как развивается заболевание и как действует патоген. И вполне вероятно, появись эта работа раньше, ее итоги могли бы повлиять на многие решения по внедрению тех или иных мер общественного здравоохранения.
В исследовании, которое проводила группа ученых Имперского колледжа Лондона совместно с клинико-исследовательской компанией hVIVO, приняли участие 34 добровольца в возрасте от 18 до 29 лет без факторов риска. Люди дали согласие на участие в эксперименте, когда о SARS-CoV-2 не так уж много было известно, и, разумеется, сознательно пошли на этот шаг. Участники получили низкую дозу — примерно эквивалентную количеству вируса в одной респираторной капле.
Исследователи ожидали, что для инфицирования потребуется увеличить дозировку, но уже с первой попытки заразились более половины участников (18 человек). Все они отправились на двухнедельный карантин в изолятор Королевского госпиталя в Лондоне.
Вирусная нагрузка росла невероятно быстро — в среднем первые симптомы и положительный ПЦР-тест появлялись менее чем за 2 дня от момента заражения. Этот результат контрастирует с 5-дневным инкубационным периодом, который ранее был зафиксирован в эпидемиологических исследованиях. Высокий уровень нагрузки сохранялся в течение 9–12 дней.
Наиболее распространенные симптомы (они появились у 16 человек) были те же, что и при других респираторных инфекциях: боль в горле, головная боль, насморк и чихание. Лихорадка встречалась реже, и ни у кого не развился упорный кашель, который считался отличительной чертой COVID-19.
Некоторые из этих симптомов (например, насморк и боль в горле) не были включены в первоначальные перечни симптомов коронавирусной инфекции, опубликованные органами здравоохранения. У 39 % была лихорадка с температурой выше 37,8 °C. Около 70 % инфицированных в той или иной степени потеряли обоняние или вкус. Такие проблемы сохранялись более 6 месяцев у 5 участников и более 9 месяцев у одного.
У некоторых добровольцев вообще не было никаких симптомов, но в их верхних дыхательных путях находилось столько же вируса, сколько и у участников с симптомами, и вирусная нагрузка сохранялась так же долго.
Особый интерес представляют те люди, которые не заразились, несмотря на воздействие вируса SARS-CoV-2. «У некоторых неинфицированных участников в течение коротких периодов времени наблюдался очень низкий уровень вируса, а значит их иммунная система активно боролась с патогеном. Мы пытаемся понять, почему люди защищены, даже если они раньше не сталкивались с подобным вирусом», — говорит ведущий автор исследования Кристофер Чиу.
Предыдущие исследования показали, что коронавирусы, вызывающие простуду, могут обеспечивать защиту от COVID-19 у некоторых людей.
Другое объяснение заключается в том, что определенные люди обладают мощной врожденной иммунной реакцией, для активизации которой вовсе не требуется предшествующая встреча именно с этим или родственным патогеном.
Результаты
Весьма любопытно, что очень малой дозы вируса оказалось достаточно, чтобы заразить каждого второго. Инфицирующая доза в эксперименте значительно ниже, чем предполагаемая экспертами ВОЗ (они говорят о диапазоне 1 000–10 000 единиц). Но по сути ни работы на приматах с SARS-CoV-2, ни работы на людях с другими респираторными вирусами не дали правильного понимания инфицирующей дозы нового коронавируса.
Отслеживая динамику накопления вирусной нагрузки, ученые выяснили, что через 40 часов после заражения патоген обнаруживался в ротоглотке и только через 58 часов — в носоглотке и носу. Максимальная концентрация вируса была отмечена почти через 113 часов (4,7 суток) в горле и почти через 150 часов (6,3 суток) в носу. То есть пиковые значения были именно в носу!
Выделение жизнеспособного вируса началось за 2 дня от появления симптомов (то есть инкубационный период вируса составляет 2 дня), и он еще продолжал выделяться через 10 дней с начала клинической манифестации заболевания. Показательно, что интенсивность выделения и концентрация вируса не зависели от тяжести течения заболевания.
Симптомы начали развиваться в течение 42 часов. Ни у кого из добровольцев болезнь не перешла в тяжелую форму (возможно, потому что инфицирующая доза была слишком мала). Зато ученые смогли точно определить динамику вируса при легких и средне выраженных симптомах. Оказалось, что количество вируса сильно недооценивается, потому что в реальных условиях, а не в ситуации чистого эксперимента, образцы для тестирования берутся спустя несколько дней после появления симптомов, когда кривая вирусной нагрузки находится уже на нисходящей фазе.
Риски оправданы?
Команда планирует запустить еще один эксперимент, в ходе которого вакцинированные люди будут подвергаться воздействию «дельта»-варианта SARS-CoV-2. Это исследование попытается выявить иммунные факторы, которые защищают людей от прорывных инфекций после вакцинации. В настоящее время испытания SARS-CoV-2 на добровольцах будут проводиться только для людей с очень низким риском тяжелого течения. Но по мере того, как исследователи будут приобретать опыт безопасного проведения таких испытаний, вполне вероятно, их будут расширять и включать группы риска, например, пожилых людей.
Вирусолог из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний США Мэтт Мемоли считает, что такие испытания могут оказаться полезными при разработке вакцин, защищающих от широкого спектра коронавирусов, а не только от SARS-CoV-2. Тем более что недавно ученые объявили, что открыли более 100 тысяч новых РНК-вирусов, часть которых подобна SARS-CoV-2 (результаты исследования с привлечением искусственного интеллекта, проанализировавшего петабайты геномных последовательностей, опубликованы в Nature).