Родственник возбудителя атипичной пневмонии и вирусов летучих мышей. Все, что известно ученым о новом коронавирусе из Китая

Новый тип коронавирусов, вызывающий воспаление легких, продолжает распространяться в Юго-Восточной Азии. Закрыто транспортное сообщение с двумя городами-миллионниками — Ухань и Хуанган, обнаружены первые зараженные в США, Японии, Корее, Таиланде и Сингапуре. Вечером 23 января Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) созвала экстренное совещание, на котором предполагалось оценить серьезность ситуации, но пока отказалась объявлять вспышку чрезвычайной ситуацией международного значения. Одновременно с этим ученые всего мира интенсивно исследуют генетические особенности нового вируса. Вот что известно о 2019-nCoV на данный момент.

2019-nCoV — новый представитель большой группы коронавирусов

Коронавирусы — генетически близкая группа вирусов, которые заражают высших животных и человека. Иногда такое заражение проходит бессимптомно, иногда проявляется в форме простуды. В тяжелых случаях инфекция вызывает пневмонию, которая может закончиться смертью больного. Тяжесть заболевания зависит как от конкретного вида и штамма вируса, так и от особенностей зараженного организма.

Для жизненного цикла коронавирусов (он хорошо показан здесь) вообще не нужна ДНК, и это сильно отличает их от других известных РНК-содержащих вирусов, таких как ВИЧ. Среди прочего, это объясняет, почему антиретровирусная терапия, которая хорошо справляется с подавлением размножения ВИЧ, на коронавирусы действовать не может.

Как живет вирус без ДНК?

В качестве носителя генетической информации коронавирусы используют не ДНК, а одиночную цепочку (+)РНК длиной в 20–30 тысяч нуклеотидов. Плюс в данном случае означает, что вирусные белки синтезируются зараженной клеткой непосредственно на этой РНК — она мимикрирует под матричную РНК хозяина. Попав внутрь клетки, в первую очередь вирус производит специальный фермент (РНК-полимеразу), который создает множество копий вирусного генома — как полных, так и отдельных его участков. После этого зараженная клетка синтезирует все остальные вирусные белки и на ее поверхности начинают производиться новые вирусные частицы.

Под микроскопом вирион коронавирусов выглядит как овал со множеством мелких шипов — именно благодаря им инфекционные агенты получили свое название. Шипы образованы особым белком (S-белок, от spike), который выполняет роль абордажного крюка — он связывается с той или иной мишенью на поверхности клеток зараженного организма (у разных коронавирусов мишени разные) и обеспечивает слияние вируса с клеточной мембраной. Все эти особенности коронавирусов характерны и для нового возбудителя из Китая.

Ближайшим родственником нового вируса является SARS-CoV — возбудитель атипичной пневмонии

Вспышка заболеваний у посетителей рынка в городе Ухань, где продаются морепродукты и самые разные дикие животные, была впервые зарегистрирована в конце декабря. В последний день года китайские медики зафиксировали 27 случаев пневмонии, семь пациентов попали в больницы в тяжелом состоянии. Уже на следующий день рынок был закрыт. Тогда же появилась первая информация о том, что новый вирус, несмотря на исходные подозрения, не определяется в лабораторных тестах как возбудитель ТОРС — то есть коронавирус, вызывающий тяжелый острый респираторный синдром (в английском — SARS), более известный как атипичная пневмония. Вспышка ТОРС, проходившая в 2003 году, также началась в Китае — тогда природным резервуаром инфекции оказались летучие мыши, а переносчиком — хищные млекопитающие из семейства виверровых, циветы. Всего было выявлено 8098 случаев заболевания, 9,6% из которых закончились смертью.

Однако подозрения, что новое заболевание вызвано вирусом, схожим с возбудителем ТОРС, все-таки подтвердились после исследования его генома. Первый изолят был получен 7 января, а уже 12-го полный геном вируса был опубликован китайскими учеными.

Как оказалось, вирус входит в линию B группы бета-коронавирусов, его ближайшим родственником среди заражающих человека агентов является как раз возбудитель атипичной пневмонии, вирус SARS-CoV. Однако геном нового вируса совпадает с геномом ближайшего родственника лишь на 70% (подробнее здесь), что объясняет, почему первоначальные тесты на возбудителей SARS и похожего заболевания MERS (ближневосточный респираторный синдром, также вызываемый бета-коронавирусом; смертность от него составляет около 35%) дали отрицательные результаты. Однако еще больше, чем на SARS-CoV, новый вирус оказался похож на некоторые из инфекций, циркулирующих среди летучих мышей: bat-SL-CoV ZC45 и bat-SL-CoV ZXC21.

К настоящему моменту прочитаны и опубликованы 24 генома 2019-nCoV, все они очень похожи, что говорит о том, что у вспышки инфекции, скорее всего, был один источник. «Наблюдение такой сильной кластеризации человеческих инфекций может быть объяснено вспышкой, которая происходит от одного зоонозного события внедрения в человеческую популяцию с последующим распространением эпидемии от человека к человеку», — пишут швейцарские вирусологи в своем анализе на сайте nextstrain.org.

Ученым уже удалось увидеть, как новый вирус может входить в человеческие клетки

Сделать это за столь короткое время удалось благодаря открытой публикации геномов в сочетании со счастливой случайностью: вспышка произошла прямо перед тем, как группа американских исследователей начала испытания нового метода, который должен был прояснить механизм инфекции человеческих клеток другими коронавирусами животных.

Майклу Летко и Винсенту Мюнстеру из американского Национального института аллергии и инфекционных заболеваний удалось включить в эксперимент только что опубликованную последовательность нового вируса: они искусственно синтезировали фрагмент вирусного шипа, который отвечает за связь с клеточной мишенью, и использовали такую гибридную конструкцию в эксперименте.

Таким образом удалось установить, что «воротами» для входа в клетку, как и в случае SARS-CoV, служит человеческий белок ACE2. Однако контакты, которые образует вирусный шип со своей мишенью, характерны для коронавирусов разных групп, а значит, 2019-nCoV мог возникнуть в результате рекомбинации между ними.

Природным резервуаром вируса назвали змей, но, скорее всего, это ошибка

После того как геном вируса был опубликован, некоторые исследователи попытались с помощью биоинформатического анализа выяснить природный очаг инфекции, то есть установить тот вид животных, которых вирус заражал до того, как началось инфицирование человека.

Речь идет об анализе статистических особенностей использования генетического кода в вирусных генах. Хотя код универсален для всего живого, разные организмы используют его синонимичные «слова» с разной частотой. Потому анализ этой частоты (или генетического «диалекта») в вирусных генах позволяет предположить, к какому из потенциальных хозяев он может быть в наибольшей степени приспособлен.

Проведя такой анализ, ученые из Уханьского университета предположили, что природным источником вируса являются змеи, например южнокитайский многополосый крайт Bungarus multicinctus. Однако уже опубликованная в рецензируемом Journal of Medical Virology статья (по-русски о ней писали, например, здесь) вызвала поток критики от других вирусологов. Суть претензий ученых сводится к тому, что наиболее подходящий по «генетическому диалекту» хозяин вируса не всегда является природным резервуаром. Еще более подходящими для 2019-nCoV должны быть некоторые грибы — однако они совершенно точно носителями вируса быть не могут.

В ответ на просьбу журналистов прокомментировать дискуссию о происхождении вируса 23 января на заседании ВОЗ глава организации Тедрос Гебрейесус заявил, что данных об этом пока недостаточно.

ВОЗ сочла преждевременным объявлять вспышку инфекции чрезвычайной ситуацией международного значения

Глава ВОЗ подчеркнул, что ситуация действительно очень серьезная, но пока она локализована в Китае и не стала глобальной пандемией. Из 587 случаев заболевания подавляющее большинство пациентов, 575 человек, находятся именно в этой стране. Однако по состоянию на 24 января заболевшие также есть в США, Корее, Японии, Таиланде, Вьетнаме, а за последнюю ночь как минимум трое заболевших были обнаружены в Сингапуре. Следить за распространением инфекции, собранным из нескольких источников, можно здесь.

О 2019-nCoV еще многое неизвестно

На заседании ВОЗ Тедрос Гебрейесус подытожил всю клинически значимую информацию о вирусе, которая есть на вечер 23 января:

«Мы знаем, что этот вирус может вызвать тяжелое заболевание и что возможен летальный исход, хотя у большинства болезнь проходит в более мягкой форме. Мы знаем, что среди инфицированных четверть пациентов имеют тяжелые заболевания. Мы знаем, что большинство умерших страдали гипертонией, диабетом или сердечно-сосудистыми заболеваниями, которые ослабляли иммунную систему. Мы знаем, что в Китае существует передача инфекции от человека к человеку, но пока она ограничивается семейными группами и медицинскими работниками, ухаживающими за инфицированными пациентами. В настоящее время нет никаких свидетельств передачи вируса от человека к человеку за пределами Китая, но это не значит, что этого не произойдет в будущем. Мы еще многого не знаем. Мы не знаем источника этого вируса, мы не понимаем, как легко он распространяется, и мы не до конца понимаем его клинические особенности или тяжесть вызываемой им инфекции».

Александр Ершов