Сразу несколько научных исследований посвящены оценке эволюционного потенциала новых вариантов, вызывающих опасения.
Исследователи из Великобритании выяснили, что SARS-CoV-2 мутирует почти раз в неделю, — и это вдвое чаще, чем считалось ранее. Работа опубликована в журнале Genome Biology and Evolution.
Ученые из университетов Бата и Эдинбурга посчитали, что при более ранних оценках не принимались во внимание мутации, которые не были секвенированы (приводящие к отрицательной селекции, то есть невыгодные для SARS-CoV-2). Вирусы с такими мутациями (приводящими к укорачиванию белков или вызывающими нарушения в их работе) быстро погибали в организме человека. Скорость таких мутаций на самом деле на 49–67 % выше.
По словам одного из авторов исследования, профессора Батского университета Лоренса Херста, «если пациент болеет COVID-19 на протяжении более чем недели, вирус может эволюционировать, что в свою очередь может привести к появлению новых вариантов».
Австралийские биологи из университета Мельбурна уверяют, что если раньше SARS-CoV-2 накапливал в среднем 2 мутации в месяц, то сейчас 10–15, и именно с увеличением скорости его эволюции связано появление в последнее время нескольких более опасных вариантов.
Авторы проанализировали генетические последовательности SARS-CoV-2 из базы данных GISAID и оценили скорость эволюции вдоль ветвей филогенетического дерева вируса в рамках различных эволюционных моделей. Скорость значительно варьирует между вариантами, а появление новых во многом зависит от ее эпизодического увеличения. В отдельные периоды она становится в 4 раза выше фоновой филогенетической, и тогда новые варианты возникают за несколько недель.
По расчетам исследователей, для накопления количества мутаций, необходимых для появления «альфа»-варианта, потребовалось 14 недель, для «беты»-, «гамма»- и «дельты» — 4, 17 и 6 недель соответственно. Ключевую роль сыграли мутации в S-белке, отвечающем за проникновение вируса в клетки хозяина, существенно увеличившие трансмиссивность, инфекционность и иммуногенность новых вариантов.
Авторы препринта статьи, опубликованной на bioRxiv, оценили перспективы появления новых мутаций в гене S-белка SARS-CoV-2, которые позволили бы ему ускользать от иммунного ответа. Моделирование показало, что у «дельта»-варианта таких возможностей меньше, чем у «гаммы» и вируса дикого типа.
Опасным может оказаться новый вариант вируса, рецептор-связывающий домен (RBD) которого прочно схватывается с клеточным рецептором (вирус сохраняет способность поражать клетку) и одновременно непрочно — с нейтрализующими антителами против старых вариантов (вирус легко ускользает от иммунного ответа у переболевших или вакцинированных). Вопрос, насколько вероятно появление новых таких вариантов, особенно волнует ученых. А произойти это может за счет комбинации мутаций, которая изменит структуру RBD, придав ему эти два свойства.
Моделирование для «гаммы» и «дельты» дало обнадеживающий результат. Новых мутаций, способных к нарушению взаимодействия с антителами, но не с рецепторами, для этих вариантов не так много. У «дельты» меньше всего шансов эволюционировать в более опасную сторону. У «гамма»-варианта конформация RBD в комплексе с АСЕ2 иная, чем у «дельты» и вируса дикого типа, и во взаимодействие с АСЕ2 вовлечено больше аминокислот, следовательно, и чувствительность к мутациям у него должна быть ниже.
Для варианта «гамма» кандидатных мутаций найдено только на 22 % больше, чем у дикого штамма. Тем не менее появление комбинантной мутации гораздо менее вероятно, чем такой, которая снизит эффективность связывания с рецептором. Авторы приходят к выводу, что потенциал для появления вариантов, обеспечивающих уклонение от иммунной системы, у SARS-CoV-2 весьма ограничен.