Странные темпы эволюции мутаций SARS-CoV-2 наконец-то раскрыты в новом исследовании

Хронология пандемии COVID-19 была отмечена серией катастрофических волн: всплески инфекции распространялись по всему миру, часто возглавляемые новыми эволюционировавшими вариантами патогена, такими как Delta и Omicron.

Разумеется, так может происходить эволюция вирусов. Но SARS-CoV-2 — необычайно успешный и опасный вирус; отчасти грозность «нового коронавируса» заключается в его непрекращающейся новизне — необычайно быстрых темпах появления новых вариантов.

«Что мы наблюдали с вариантами SARS-CoV-2, особенно с теми, которые вызывают беспокойство, так это то, что они претерпели гораздо больше мутаций, чем мы могли бы ожидать при нормальных темпах эволюции подобных коронавирусов», — объясняет исследователь инфекционных заболеваний Себастьян Дюшен из Института инфекции и иммунитета Питера Доэрти в Австралии.

Обычно, отмечает Дюшен, вирусы мутируют в относительно постоянном темпе, и для появления нового варианта вируса требуется год или больше. Но коронавирус, похоже, не придерживается этого календаря.

«Например, вариант Delta появился всего за шесть недель от своей родоначальной формы», — говорит Дюшен.

В новом исследовании Дюшен и его коллеги попытались выяснить, откуда взялось такое резкое ускорение сроков.

Они проанализировали данные последовательности генома SARS-CoV-2, чтобы выяснить, как появление проблемных вариантов (VOC, наиболее вирулентных и опасных линий) может быть связано с изменениями в скорости замещения вируса: скорости появления новых мутаций в генетическом коде патогена.

По словам исследователей, фоновая скорость замещения SARS-CoV-2 предполагает, что вирус накапливает примерно две мутации каждый месяц.

Но ЛОС — это совсем другой зверь: такие варианты, как Альфа, Бета, Гамма и Дельта, приобретают множество мутаций в относительно короткие сроки, каждая из которых может изменить такие вещи, как инфекционность вариантов, способность к репликации, уровень приспособленности и так далее.

«Огромное количество мутаций, наблюдаемых в этих четырех ЛОС, намного выше, чем можно было бы ожидать по филогенетическим оценкам скорости эволюции нуклеотидов SARS-CoV-2», — объясняют исследователи в своей работе под руководством первого автора Джона Тая, исследователя в области биоинформатики из Института Доэрти.

По мнению команды, секрет ускоренной мутации ЛОС не является постоянным, непрекращающимся явлением, а скорее чем-то временным в эволюции вируса, происходящим незадолго до появления вариантов.

«Мы находим убедительные доказательства того, что эпизодическое, а не долгосрочное увеличение скорости замещения лежит в основе появления ЛОС», — пишет команда.

Повышенная скорость замен примерно в четыре раза выше, чем фоновая филогенетическая оценка скорости для SARS-CoV-2, но анализ показывает, что накопление мутаций происходит в сжатые сроки: возможно, в течение четырех недель для варианта Beta и шести недель для варианта Delta.

Для других вариантов потребовалось больше времени: вариант Гамма развивался в течение 17 недель, а Альфа — 14 недель.

Вот как это происходит, но почему вообще возникают эти всплески мутаций, мы до конца не знаем.

Исследователи говорят, что появление ЛОС, вероятно, обусловлено естественным отбором. Другими факторами могут быть инфекции в невакцинированных популяциях — что может позволить вирусу легче распространяться и эволюционировать — и постоянные инфекции у отдельных людей, например, у пациентов с ослабленным иммунитетом, что также может привести к изменению динамики вируса.

Хотя мы еще многого не понимаем в том, что вызывает столь быстрые мутации в SARS-CoV-2, тот факт, что мы можем видеть и отслеживать происходящее, означает, что постоянный геномный мониторинг вируса крайне важен.

Это может дать нам шанс остановить следующую волну — вместо того, чтобы поймать ее.

«Это доказывает необходимость очень хорошего геномного мониторинга, потому что мы не поймали промежуточные формы Omicron, а их наверняка было несколько», — сказал Дюшен в интервью газете The Sydney Morning Herald.

«Представьте себе, если бы вы смогли обнаружить омикрон у первых нескольких пациентов — если бы вы смогли предотвратить его распространение оттуда, то мы бы не оказались в такой ситуации, как сейчас».

Результаты исследования представлены в журнале Molecular Biology and Evolution.