Александр Герасимович
Что такое COVID19/SARS-CoV-2

Этиология

Новый вирус SARS-CoV-2 – это несегментированный РНК-содержащий (single-stranded, ssRNA+) бетакоронавирус (относится к тому же семейству, что и MERS-CoV и SARS-CoV), Baltimore group IV. Принадлежит к семейству Coronaviridae, подсемейству Orthocoronavirinae, род Betacoronavirus, подрод Sarbecoviridae. Размер вируса – 0,1 микрон (60—140 нм).

На вирусной поверхности находятся гликопротеиновые «шипы» – спайки (S, spike), состоящие из двух субъединиц (S1 и S2). [6] S-гликопротеин SARS-CoV-2 связывается с рецепторами клеток-хозяев через ангиотензин-превращающий фермент 2 (ACE2), что является решающим для проникновения вируса. [7] Было обнаружено, что TMPRSS2 (трансмембранная протеаза серина 2) является кофактором для проникновения SARS-CoV-2 в здоровые клетки. Протеаза TMPRSS2 способствует «энзиматическому срезанию» S1 и S2. Протеазы фурин и катепсин В и L способствуют освобождению попавших в клетку вирионов от капсидов (Bergmann et al, 2020, [231]). Коронавирусы также имеют мембрану (M), нуклеокапсид (N) и белки envelope (E).

Схематическое изображение SARS-CoV-2

Сегмент S1 связывается с рецепторами клеточной мембраны.

Сегмент S2 способствует слиянию вируса с клеткой.

Значение спайк-белка: начальная связь → протеолитическая активность → слияние с мембраной. [230]

Receptor-binding domain (RBD) вируса SARS-CoV-2 имеет более высокую аффинность для связи с рецептором ACE2, чем вирус SARS-CoV (более эффективное проникновение в клетку). Однако, аффинность целого протеина S вируса SARS-CoV-2 к рецептору ACE2 похожая или даже ниже, чем у SARS-CoV. RBD вируса SARS-CoV-2, скорее всего, менее незащищенный (lying down position), тогда как RBD вируса SARS-CoV имеет standing up position. [230]

SARS-CoV-2 состоит как минимум из 14 ORF [231] (Open Reading Frames) с полной длиной 29 903 bp. [93] Его геном похож на SARS-CoV с порядком генов 5» -ORF1ab-S-E-M-N-3». [93] Содержит также РНК-зависимую РНК-полимеразу (RdRp).

SARS-CoV-2 считался генетически более стабильным, чем SARS-CoV и MERS-CoV. Однако, в публикации от 12 марта 2020 было сказано, что в геноме коронавируса SARS-CoV-2, который обнаружен у восьми госпитализированных пациентов в Сингапуре, зафиксирована делеция (потеря части генетического материала). [8] Как известно, позже произошло еще несколько делеций.

Геном SARS-CoV-2

2 больших ORF (open reading frames) кодируют 2 полипротеина (рр1а и рр1b), которые после протеолитической активности дают начало 16 неструктурным белкам (nsp).

Остальная часть состоит из interspersed open reading frames, которые кодируют добавочные и неструктурные белки, которые не являются существенными для репликации, но имеют иммуносупрессорную активность. [231]

Значение структурных составляющих вируса:

ORF1a – вирусная транскрипция/репликация;

ORF1b – вирусная транскрипция/репликация, рибосомальный сдвиг;

S – прикрепление к клетке и слияние с ней;

E – сборка вириона и морфогенез;

ORF7a – активирует выброс провоспалительных цитокинов для вирусного патогенеза;

N – сборка вирусного генома, транскрипция, сборка вириона.

Цикл репликации вируса в клетках дыхательных путей: прикрепление вируса к клетке хозяина и проникновение путем слияния с мембраной или эндоцитозом → освобождение вирусного генома → трансляция вирусного полимеразного протеина (рр1а и рр1b) → репликация РНК → субгеномная транскрипция → трансляция вирусных структурных протеинов → протеины S, E и М связываются с нуклеокапсидом → образование зрелого вириона → экзоцитоз. [232]

Комплекс репликации вирусной РНК состоит из неструктурных белков:

– nsp12 (RdRp)

– nsp7

– nsp8 (I/II).

Популяционный генетический анализ 103 геномов SARS-CoV-2 показал, что в начале 2020 г. вирус эволюционировал в два основных типа (L и S). Тип L (∼70%) был более распространен, чем тип S (∼30%). Тип S эволюционно старше и менее агрессивен. [9] В сентябре 2021 года штаммов уже намного больше.

Gis aid. Сентябрь 2021 [228]

Генетически, SARS-CoV-2 примерно на 79% похож с SARS-CoV и примерно на 50% с MERS-CoV. Zhang et al, 2020, Kirtipal et al, 2020.

Другие коронавирусы, патогенные для человека: SARS-CoV, MERS-CoV, HCoV-HKU1, HCoV-NL63, HCoV-OC43 и HCoV-229E.

Штаммы SARS-CoV-2

Эволюция вируса была ожидаемой, и чем больше распространяется SARS-CoV-2, тем больше у него возможностей для развития и мутаций. Снижение передачи с помощью установленных и проверенных методов борьбы с болезнью, а также недопущение интродукции в популяции животных являются ключевыми аспектами глобальной стратегии по сокращению появления мутаций, которые имеют негативные последствия для общественного здравоохранения.

На Gis aid доступны данные 3960 геномов SARS-CoV-2. Сент. 2021 [228]

Так, замещение D614G в феврале 2021 года увеличивает инфекционность вируса (Plante et al, 2020). Volz et al, 2021 опубликовал данные о том, что D614G ассоциировалось с более высокой вирусной нагрузкой и более молодым возрастом заболевших.

20 декабря 2020 года в Соединенном Королевстве был выделен штамм SARS-CoV-2 Альфа (ранее VUI 202012/01, изначально назван британским). Основные мутации штамма: делеция 69—70, делеция 144, N501Y, A570D, D614G, P681H, T716I, S982A, D1118H. Мутация N501Y произошла непосредственно в RBD.

Возможное происхождение штамма Альфа: длительное персистирование инфекции у иммунокомпрометированного пациента с возможным накоплением «escape mutations», либо вирус попал к животному, а от животного снова к человеку.

Ретроспективное когортное исследование (препринт) у людей с положительной реакцией на SARS-CoV-2 с помощью ОТ-ПЦР было проведено с использованием наборов медицинских данных в провинциях Онтарио и Альберта, Канада, которые были наиболее пострадавшими провинциями во время возобновления случаев заболевания в Канаде с февраля до мая 2021 года. За это время 30-дневные исходы для тех, кто был инфицирован VОС (n = 37902), из которых 91% (34 658/37 902) были инфицированы штаммом Alpha, показали более высокий риск смерти [скорректированное отношение шансов (aOR) 1,34 в Онтарио и 1,53 в Альберте] и госпитализации [aOR 1,57 в Онтарио и aOR 1,88 в Альберте] по сравнению с инфицированными не-VОС. [224]

В проспективном клиническом когортном исследовании госпитализированных и внебольничных случаев (n=1475), проведенном в период с 1 ноября 2020 года по 30 января 2021 года в Шотландии в рамках более крупного исследования в Соединенном Королевстве и опубликованном в качестве препринта, заражение альфа-штаммом было ассоциировано с повышенной клинической тяжестью [совокупный OR 1,40] по сравнению с инфекцией, не связанной с Alpha SARS-CoV-2. Кроме того, вирусная нагрузка в образцах, положительных на штамм Alpha, была ниже, чем в образцах с не-Alpha. [225]

Штамм Бета (ранее 501.V2, изначально назван южноафриканским) был впервые обнаружен в Южной Африке.

Также в начале января 2021 было известно о нигерийском штамме P681H. В мае 2021г. важные штаммы были переименованы литерами греческого алфавита. Хочется уточнить, что в период пандемии некорректно называть штаммы с привязкой к названию местности. Это вызывает стигматизацию населения.

Штамм Гамма (ранее Р.1) был впервые обнаружен в Бразилии в ноябре 2020 года.

Штамм Дельта (ранее B.1.617.2) был впервые обнаружен в Индии в октябре 2020 года. Именно этот штамм представляет сейчас основной интерес, т.к. его R0 близок к тому, что и при кори; по некоторым данным, R0=5.08. [176]

Недавнее исследование из Китая, опубликованное в качестве препринта, обнаружило более высокую вирусную нагрузку и более высокий риск пресимптоматической передачи у пациентов, инфицированных штаммом Delta, по сравнению с пациентами, инфицированными не-VОС SARS-CoV-2. [226] В ходе исследования было выявлено 167 пациентов, инфицированных штаммом Delta во время вспышки в провинции Гуандун. Средние оценки латентного периода и инкубационного периода составили 4,0 и 5,8 дня соответственно. Относительно более высокая вирусная нагрузка наблюдалась в случаях Delta. Исследование также показало, что SAR среди лиц, близко контактировавших с больными Дельта-штаммом, составил 1,4%, и 73,9% случаев передачи произошли до появления симптомов. Не вакцинированные (OR: 2,84) или вакцинированные одной дозой вакцины (OR: 6,02) с большей вероятностью передали инфекцию своим контактам, чем те, кто получил две дозы вакцины. [226] Хотя это исследование дает представление о различиях в инкубационном периоде и вторичной передаче штамма Дельта, это предварительные результаты, характерные для одной вспышки, и дальнейшие исследования помогут понять, как эти результаты могут быть обобщены на другие контексты.

Крупное национальное когортное исследование, проведенное в Соединенном Королевстве, выявило более высокий риск госпитализации или оказания неотложной помощи для пациентов с COVID-19, инфицированных штаммом Delta, по сравнению с пациентами, инфицированными штаммом Alpha. [227] В этом исследовании 2,3% (196/8682) пациентов, инфицированных штаммом Delta, против 2,2% (764/34656) пациентов, инфицированных штаммом Alpha, были госпитализированы в течение 14 дней после первого положительного взятого образца. Кроме того, HR для госпитализации и обращения за неотложной помощью был выше у пациентов, инфицированных штаммом Delta в течение 14 дней (5,7%), чем у пациентов, инфицированных штаммом Alpha (4,2%). Почти три четверти (74%) всех лиц в обеих группах, включенных в исследование, были непривитые. [227] В целом, эти результаты позволяют предположить, что вспышки штамма Дельта могут привести к большей нагрузке на службы здравоохранения, чем штамм Альфа, и эта нагрузка может быть даже большей в группах не вакцинированного населения.

Перечень всех штаммов с мутациями доступен по ссылке: covdb.stanford.edu/page/mutation-viewer.

В конце мая 2021 ВОЗ выделяет такие VОС и VOI (Weekly Epi Update 41, Weekly Epi Update 42), изменено и дополнено. Значимые штаммы VОС и VOI были переименованы буквами греческого алфавита

SARS-CoV-2, VОСs

SARS-CoV-2, VОIs

* covdb.stanford.edu/page/mutation-viewer

** Weekly_Epi_Update_55

*** https://www.who.int/en/activities/tracking-SARS-CoV-2-variants

Фенотипические характеристики штаммов, ВОЗ COVID-19 Weekly Epidemiological Update. Edition 54, published 24 August 2021

Фенотипические характеристики штаммов, ВОЗ

Цифры рядом с текстом указывают на источники информации.

ВОЗ, COVID-19 Weekly Epidemiological Update. Edition 47, 6 July 2021

На основании последних оценок VOI Epsilon (ранее B.1.427 / B.1.429), Zeta (ранее P.2) и Theta (ранее P.3) были реклассифицированы ВОЗ как «Alerts for further monitoring». Хотя все три варианта несут мутации с предполагаемым и / или установленным фенотипическим воздействием, зарегистрированное обнаружение этих вариантов со временем уменьшилось, что свидетельствует о снижении их соответствующей распространенности во всем мире и снижении рисков для здоровья населения по сравнению с другими VОС и VOI.

Штамм Эпсилон (ранее B.1.427 / B.1.429) был связан с повышенной трансмиссивностью, умеренным снижением чувствительности к некоторым видам лечения антителами и снижением нейтрализации сыворотками выздоравливающих и привитых. [173] По состоянию на 6 июля 2021 в GISAID было загружено чуть менее 50 000 последовательностей из 45 стран. [174]

Распространенность во всем мире среди секвенированных образцов снизилась с 5% на пике в начале февраля 2021 до менее 0,5% образцов в июне-июле 2021. [175] Подавляющее большинство всемирных последовательностей (98%) было зарегистрировано в Соединенных Штатах Америки, где штамм Epsilon был постепенно вытеснен появлением штаммов альфа, гамма, дельта и др. Более того, имеющиеся данные свидетельствуют о том, что вакцины и методы лечения остаются эффективными в случае с этим штаммом.

Штамм Zeta (ранее P.2) несет в себе пик аминокислотного изменения E484K, который участвует в устойчивости к нейтрализующим антителам; однако отсутствует совокупность мутаций, синонимичных другим VОС и VOI. Он возник в октябре 2020 года одновременно с увеличением заболеваемости в некоторых частях Южной Америки, что указывает на потенциальное увеличение риска. Глобальная распространенность образцов, секвенированных с наличием Zeta, оставалась относительно низкой и постепенно снижалась до очень низкого уровня (<0,5%) с марта 2021 года. По состоянию на 6 июля 2021 в GISAID было загружено 4439 последовательностей из 42 стран. Половина глобальных последовательностей (52%, n = 2319) происходит из Бразилии, где пик распространенности достиг около 55% в начале января 2021 года. После появления и доминирования VОС-гамма в Бразилии распространенность Zeta упала до <2% секвенированных образцов в течение апреля 2021 г. и продолжает снижаться. [177]

Штамм Тета (ранее P.3) содержит несколько аминокислотных изменений, указывающих на повышенную устойчивость к нейтрализующим антителам, и потенциально более трансмиссивен; однако общее количество обнаружений этого штамма на сегодняшний день остается относительно низким. По состоянию на 6 июля 2021 в GISAID было загружено 269 последовательностей из 14 стран. Большинство этих последовательностей (71%, n=191) были зарегистрированы на Филиппинах; преимущественно в Центрально-Висайском регионе, где группа случаев была выявлена ранее в 2021 году. [174] В глобальном масштабе были зарегистрированы только спорадические случаи выявления или небольшие группы случаев.

На данный момент интерес представляют штаммы Альфа, Бета, Гамма и, в частности, Дельта.

ВОЗ, сентябрь 2021. COVID-19 Weekly Epidemiological Update. Edition 56

В данный момент я веду также подробную хронологию о COVID, и подробнее напишу обо всем в моей новой книге (пока не знаю, когда прекращу регистрировать важные события касательно пандемии и когда эта книга будет опубликована).

Происхождение

В определенный момент вирус в своем природном очаге мутировал и приобрел новый протеин, который сделал его опасным для человека. Это произошло в процессе спилловера (англ. spillover).

Резервуар вируса – летучие мыши (Rhinolophus sinicus [12]); промежуточный хозяин: ящерица панголин (Manis javanica)? Существование промежуточного животного-хозяина SARS-CoV-2 между вероятным резервуаром летучей мыши и людьми все еще находится в стадии исследования. [13] Этим промежуточным животным-хозяином может быть домашнее животное, дикое животное или одомашненное дикое животное. [71]

22 января 2020 в Journal of Medical Virology Wei Ji и соавторами было опубликовано исследование о том, что SARS-CoV-2 обладает наиболее сходной генетической информацией с коронавирусом летучей мыши и наиболее схожим смещением в использовании кодонов со змеей. Тем не менее, последующие исследования показали, что источником вируса всё же являются летучие мыши.

Обнаружение белка AS-SCoV2 и bat-SL-RatG13 у вируса SARS-CoV-2 позволило предположить, что новый коронавирус, вероятно, возник в результате генетического дрейфа из bat-SL-CoV-RaTG13 [15] или Bat SARSr CoV-ZC45, Bat SARSr CoV-ZXC21. [93]

В исследовании «Genomic variance of the 2019‐nCoV coronavirus» обнаружено, что геном CoV летучей мыши на 96,2% идентичен геному 2019-nCoV, также набор белков SARS-CoV-2 на 77,1% идентичен протеому вируса SARS. [16] Исследования множественного анализа последовательностей показали, что последовательности генома SARS-CoV-2 демонстрируют более чем 99% идентичность [16,90,91]. Низкая гетерогенность последовательностей свидетельствует о том, что все эти SARS-CoV-2 происходили от одного и того же источника в течение очень короткого периода. [90] При анализе 160 полных геномов SARS-CoV-2 человека исследователи из Кембриджского университета обнаружили три центральных варианта вируса, отличающихся аминокислотным изменением: A, B и C. Типы A и C были обнаружены, в основном, у европейцев и американцев, тогда как тип B был наиболее распространенным типом в Восточной Азии. [111] В начале пандемии уровень мутаций SARS-CoV-2 был низок, и не было никаких доказательств того, что произошла вирусная рекомбинация. [93]

Учёные пришли к выводу, что вирус SARS-CoV-2 не произошел непосредственно от панголинов. Однако, из-за ограниченных метагеномных данных о вирусах, полученных из панголинов, нельзя исключить, что другие китайские панголины могут содержать коронавирусы, которые демонстрируют большее сходство с вирусом SARS-CoV-2. [17]

Анализ общедоступных данных о последовательности генома из SARS-CoV-2 и родственных вирусов не выявил доказательств того, что вирус был произведен в лаборатории. [31] Все имеющиеся на сегодняшний день доказательства свидетельствуют о том, что вирус имеет естественное животное происхождение и не является манипулируемым или сконструированным вирусом. (ВОЗ 2020, Coronavirus disease 2019 (COVID-19). Situation Report – 94) [71]

На основании имеющейся информации в начале вспышки не было известно, оказывает ли SARS-CoV-2 влияние на здоровье животных, и о конкретных событиях не сообщалось у конкретных животных. [14]

Однако, в начале февраля 2020 года собака из Тай-Хана, Гонконг, которая жила в той же семье, что и положительный пациент с COVID-19, стала положительной на SARS-CoV-2 при ОТ-ПЦР, и не имела клинических признаков.

На факультете ветеринарной медицины Университета Льежа была обнаружена РНК вируса SARS-CoV-2 в кале кошки с рвотой и клиническими признаками заболеваний органов пищеварения и дыхательных путей. Кот заболел через 1 неделю после возвращения хозяина из Италии. Он имел клинические симптомы (анорексия, диарея, рвота, кашель и поверхностное дыхание), совместимые с классической коронавирусной инфекцией (респираторные и / или пищеварительные симптомы). У кошки был положительный результат на вирус SARS-CoV2 в последующих пробах стула и желудочного сока. Положительные результаты ПЦР были подтверждены секвенированием. Через девять дней после появления клинических симптомов состояние кошки улучшилось. Мнение Научного комитета: «Научный комитет принял к сведению сообщения о предполагаемых случаях обнаружения вируса SARS-CoV-2 у домашних животных (2 собаки в Гонконге и 1 кошка в Бельгии). На основании этих данных Научный комитет считает низким риск передачи вируса от человека к животным». [73]

Позже также сообщалось об обнаружении SARS-CoV-2 у тигра из зоопарка в Нью-Йорке. [72]

Ещё одно исследование показало, что SARS-CоV-2 легко заражал кошек и хорьков, но обладает слабой способностью заражать собак, свиней, кур и уток. [92]

До сих пор не было доказательств того, что морепродукты с рынка в Ухане вызвали пневмонию, связанную с SARS-CoV-2. [37] Хотя, пробы окружающей среды, взятые с этого рынка в декабре 2019 года, дали положительный результат на SARS-CoV-2, что еще раз свидетельствует о том, что рынок в городе Ухань был источником этой вспышки или играл роль в её первоначальном усилении. [71]

В отчете Нацразведки США в конце августа 2021 года говорится, что все разведагентства США рассматривают две версии происхождения вируса: естественный контакт с инфицированным животным или инцидент, связанный с лабораторией Уханьского института вирусологии. При этом в разведке считают, что коронавирус не был разработкой биологического оружия. Большинство разведагентств также полагают, что SARS-CoV-2 не был создан с помощью генной инженерии. [183]

Механизмы передачи

1) Прямой – капельный, от человека к человеку [97] (через капельки слюны зараженного пациента после длительного прямого контакта, более 15 минут, на расстоянии менее 1 метра). Является основным путём передачи вируса;

2) непрямой (контактно-бытовой) – при прикосновении к поверхностям, на которых находится вирус. Этот путь инфицирования менее вероятный. Команда вирусолога Хендрика Штрека из Хайнсберга пришла к выводу, что на поверхностях жизнеспособных вирусов нет – только нежизнеспособные.

В исследовании китайских врачей были упоминания об обнаружении вируса в фекальных массах больных. [18] Выделение вируса SARS-CoV-2 из образцов стула от пациентов с COVID-19 продемонстрировало, что SARS-CoV-2 может распространяться через фекалии. Тем не менее, фекально-оральный механизм передачи официально не подтверждён.

Кроме того, Xia и соавт. обнаружили РНК SARS-CoV-2 в двух образцах слёз и секрета конъюнктивы у одного пациента из 30 с конъюнктивитом и с диагнозом COVID‐19. У 29 остальных пациентов конъюнктивита не было. Исследователи отметили, что передача SARS-CoV-2 через конъюнктивальный секрет не распространена и менее вероятна, но также заявили, что риск передачи не может быть полностью исключен. [19] В Италии также обнаружили SARS-CoV-2 в образцах слёз пациента.

Риск, связанный с человеческой кровью для передачи другим людям, достоверно неизвестен. Имеются данные, что ни у одного реципиента тромбоцитов или эритроцитарной массы от доноров в Корее, у которых после донорства была диагностирована инфекция SARS-CoV-2 или был получен положительный результат на РНК SARS-CoV-2, не развились симптомы, связанные с COVID-19. [11]

Несмотря на отсутствие каких-либо доказательств передачи COVID-19 при донорстве органов [104], нельзя пренебрегать этим путем передачи, поскольку вирус был выделен из крови приблизительно у 15% пациентов [105].

Вертикальная передача SARS-CoV-2 (от матери к ребёнку) уже была обнаружена. [44—47] Однако, требуется больше исследований и доказательств, чтобы подтвердить этот вывод.

Вирус не был обнаружен в образцах пуповинной крови, плаценте или в вагинальном секрете.

РНК SARS-CoV-2 не была обнаружена в грудном молоке. [48,49]

Patrì и соавт. выдвинули гипотезу о возможном сексуальном пути передачи вируса. [86]

Ling Y и соавторы [102] продемонстрировали в своем исследовании из 66 пациентов, которые выздоровели от COVID-19, что вирусная РНК была обнаружена в образцах мочи у 6,9% пациентов, даже после того, как глоточные мазки стали отрицательными. Напротив, Wang W и соавт. [103] сообщили, что SARS-CоV-2 не был обнаружен в образцах мочи среди пациентов.

Нельзя пренебрегать такими путями, как передача во время переливания крови [106] или передача во время эндоскопической хирургии желудочно-кишечного тракта [107].